Анотація до роботи:

Гандзюра В.П. Продуктивність біосистем у токсичному середовищі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук зі спеціальності 03.00.16 – екологія. – Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, 2004.

Дисертація присвячена з’ясуванню загальних закономірностей біопродукційного процесу у токсичному середовищі. В експериментальних умовах досліджені загальні закономірності змін питомої швидкості росту, ефективності трансформації речовини і енергії, енергетичного балансу організмів різних груп за токсичного впливу сполук хрому, свинцю й нікелю. Встановлено, що навіть незначне підвищення вмісту важких металів у воді (від 0,1 ГДК) викликає істотні коливання значень всіх досліджених біопродукційних показників. Виділені три етапи розвитку токсикозу за змінами біопродукційних параметрів (у залежності від рівня токсиканту в середовищі). Встановлені рівні накопичення ВМ у залежності від їх концентрації у воді, з’ясовано характер змін структури енергетичного балансу організмів і популяцій у токсичному середовищі, зокрема показано, що за підвищеного рівня ВМ істотно зростають енергетичні витрати автотрофних і гетеротрофних організмів на підтримання життєдіяльності. З’ясовано вплив величини доступної біосистемі енергії на силу проявів токсичних ефектів на різних стадіях токсикозу. Виявлені суттєві порушення фосфорного балансу риб за підвищеного рівня важких металів у воді – значне зростання рівня екскреції, що призводить до зниження його вмісту в тілі. Запропонована оригінальна система класифікації токсифікованих екосистем за біопродукційними і токсикологічними показниками біосистем.

1. У токсичному середовищі істотно змінюється характер біопродукційних процесів, що обумовлено суттєвими зрушеннями структури енергетичного балансу біологічних систем, спрямованими на підтримання певного рівня їх функціональної активності. Зокрема, значно зростають енерговитрати на підтримання життєдіяльності та, відповідно, знижується ефективність трансформації речовини і енергії. У популяції суттєво зменшується частка енергії, яка використовується на її самовідтворення. Наслідком є зниження значень всіх біопродукційних показників організмів і популяцій

2. У залежності від рівня токсичності середовища встановлені три стадії розвитку токсичного ефекту: 1 – незначні відхилення середніх значень біопродукційних показників від контролю на тлі істотного зростання амплітуди їх коливань при суттєвому зростанні енерговитрат на підтримання життєдіяльності; 2 – затухання коливань і зниження значень біопродукційних показників, що пов’язано зі згасанням функціональної активності біосистем; 3 – різке зниження інтенсивності біопродукційного процесу до його припинення з наступним летальним завершенням.

3. За рівня важких металів у середовищі 0,1 – 10,0 ГДК середні значення більшості досліджених біопродукційних показників у гідромакрофітів, риб і личинок амфібій вірогідно не відрізняються від контролю, проте істотно зростає амплітуда коливань їхніх значень, що свідчить про наявність токсичного ефекту та ступінчастий характер пристосувань до токсичного середовища. За більш високих концентрацй ці показники суттєво знижуються (без виражених коливань).

4. За концентрацій йонів важких металів у середовищі від 0,1 до10,0 ГДК істотно зростають енерговитрати на підтримання життєдіяльності, що призводить до зниження ефективності трансформації речовини і енергії. Енергоємність компенсаційних механізмів, які розвиваються при інтоксикації середовища важкими металами, перевищує величину стандартного обміну в 1,5 – 4,5 рази. При цьому енергоємність біологічних систем підтримується на певному рівні за рахунок зростання споживання ними енергії. Подальше підвищення рівня токсичності середовища призводить до зниження енергоємності біосистем та рівня споживання ними енергії внаслідок згасання їх функціональної активності.

5. Біопродукційні показники за відносною чутливістю до підвищеного вмісту важких металів у середовищі розташовані таким чином: для організму – питома швидкість росту > валова ефективність трансформації речовини й енергії > рівень дихання; для популяції – швидкість накопичення енергії > ефективність трансформації речовини і енергії > рівень дихання. Індекс оптимальності середовища відрізнявся максимальною амплітудою відхилень його значень у токсичному середовищі порівняно з контролем в усіх експериментах .

6. За чутливістю до рівня токсичності середовища досліджені організми розташовані у такому порядку: інфузорії – церіодафнії – дафнії – гідри – гідромакрофіти – личинки жаб – риби За рівня токсичності середовища від 0,1 до 10,0 ГДК середні значення біопродукційних показників у гідромакрофітів, риб і личинок жаб суттєво не відрізняються від контролю, проте характеризуються істотним зростанням амплітуди коливань, що свідчить про наявність токсичного ефекту.

7. Молодші особини значно переважали старші вікові групи свого виду за чутливістю до підвищених концентрацій сполук важких металів у воді в експериментах, де на одиницю маси піддослідних ювенільних організмів припадала однакова кількість токсиканта, що пов’язано з більш високим рівнем обміну речовин у особин молодших вікових груп і, відповідно, з інтенсивнішим надходженням токсиканта до їхнього організму.

8. Йони хрому за концентрації до 0,1 мг/л і нікелю до 0,05 мг/л у низці дослідів викликали певне зростання питомої швидкості росту у гідромакровітів, риб і личинок жаб; більш високі їх концентрації призводили до закономірного зниження значень біопродукційних показників. Свинець відрізнявся максимальною токсичністю і вже за концентрації 10 мг/л викликав загибель риб, а для безхребетних його токсичність була на порядок вищою.

9. За концентрації хрому 0,001 мг/л (1 ГДК) і вище, нікелю від 0,01 мг/л (1 ГДК) і вище істотно порушується фосфорний обмін у риб: значно зростає рівень його екскреції. Абсорбція фосфору з води, яка має місце за умов достатнього живлення риб, змінюється на його екскрецію, що призводить до зниження вмісту фосфору в тілі риб-планктонофагів і бентофагів. Проте у іхтіофагів за цих умов вміст фосфору в тілі не зменшується, що пов’язано з особливостями їх живлення (вміст фосфору в харчових компонентах (безхребетних) у середньому вдвічі нижчий, ніж у тілі риб).

10. У переважній більшості експериментів не встановлено прямої залежності між силою токсичного ефекту і добутком концентрації на час експозиції, що пов’язано з різним темпом поглинання і виведення йонів металів з організму при різних концентраціях важких металів у воді. Найістотніший зв’язок встановлено між рівнем токсиканта у середовищі та силою його впливу.

11. Рівень токсичних ефектів істотно залежить від величини доступної біосистемі енергії: її обмеження істотно підсилює токсичні ефекти (особливо на першій стадії розвитку токсичного ефекту), що пов’язано з суттєвим зростанням енерговитрат у токсичному середовищі. На другій, і, особливо, третій стадії розвитку токсичного ефекту величина доступної біосистемі енергії вже не відіграє важливої ролі, оскільки супроводжується згасанням функціональної активності біосистем та відповідним суттєвим зменшенням їх енергопотреб. Тому на цих стадіях токсикозу значно знижується споживання речовини і енергії.

12. Запропонована оригінальна система класифікації екосистем різного ступеня забруднення за біопродукційними і токсикологічними показниками, яка ґрунтується на використання індексу відносної схожості, що дозволяє виокремлювати екосистеми певного рівня і типу забруднення та отримувати повну картину структури схожості чи відмінності будь-якої кількості екосистем за розробленою автором методикою побудови дендрограм. Розроблені рекомендації щодо використання біопродукційних показників для діагностики рівня забруднення середовища.

Публікації автора:

1. Гандзюра В.П. Продуктивність біосистем за токсичного забруднення середовища важкими металами. – Київ, ВГЛ “Обрії”, 2002. – 248 с.

2. Гандзюра В.П. Индикация экотоксикологических эффектов по структуре сообществ // Вестник Днепропетровского ун-та. Биология и экология. – 1993. – Вып. 1. – С. 32–33.

3. Гандзюра В.П. Продукционно-энергетические критерии качества среды // Вестник Днепропетровского ун-та. Биология и экология. – 1993. – Вып. 1. – С. 33–34.

4. Гандзюра В.П. Продукційно-енергетичні критерії оцінки якості середовища // Вісник Київського ун-ту. Біологія. – 1993. – Вип. 25. – С. 36–40.

5. Гандзюра В.П., Можановський В.І., Юришинець В.І. Частка травного обміну в енергетичному балансі срібного карася і нотобранхіуса Гюнтера // Вісник Київського ун-ту. Біологія. – 1993. – Вип. 25. – С. 51–55. [Здобувачу належить ідея, ним проаналізовано літературу, зроблені висновки, проведено визначення інтенсивності дихання риб].

6. Гандзюра В.П., Юришинець В.І., Юришинець А.І. Застосування індексу відносної схожості для встановлення трофічної структури іхтіоценозу // Вісник Київського ун-ту. Біологія. – Київ, 1995. – Вип. 26. – С. 86–92. [Ідея, аналіз літератури і висновки зроблені здобувачем].

7. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Оцінка якості води за біопродукційними параметрами риб // Вісник Київського ун-ту. – Біологія. – 1998. – Вип. 28. – С. 51–52. [Постановка завдання, аналіз літератури, визначення питомої швидкості росту риб, висновки зроблені здобувачем].

8. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив хрому і нікелю на екскрецію фосфору рибами // Вісник Київського ун-ту. – Біологія. – 1998. – Вип. 28.– С. 53–55. [Постановка завдання, аналіз літератури, визначення фосфору у воді проведені здобувачем, ним сформульовані висновки].

9. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив Cr⁶⁺, Ni²⁺, Pb²⁺ на біопродукційні параметри риб // Вісник Київського ун-ту. – Біологія. – 1998. – Вип. 28. – С. 55–57. [Здобувач сформулював завдання, провів аналіз літератури. Ним проведені розрахунки і сформульовані висновки].

10. Гандзюра В.П., Игнатюк А.А. Влияние ионов свинца и аммония на биопродукционные параметры молоди рыб // Гидробиол. журн. – 1998. – Т. 34, №1. – С. 85– 90. [Постановка завдання, аналіз літератури, розробка схеми проведення експериментів здійснені здобувачем].

11. Мусієнко М.М., Гандзюра В.П., Ігнатюк О.А. Вплив свинцю на біопродукційні параметри гідромакрофітів // Укр. бот. журн. – 1998. – №6. – С. 609–614. [Постановка завдання, аналіз літератури, розробка схеми проведення експериментів здійснені здобувачем].

12. Gandzjura V.P., Ignatyuk A.A. The use of productive-energetic parameters for estimation of an ecotoxicological situation // Доповіді НАНУ. – 1998. – №11. – С. 182–184. [Здобувачем поставлені завдання, проведено аналіз літератури, сформульовані висновки].

13. Гандзюра В.П. Оцінка стану гідроекосистем за продукційно-енергетичними параметрами біосистем // Наук. зап. Тернопільського держ. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. Спец. випуск: Гідроекологія. – 2001. – №3 (14). – С. 37–40.

14. Гандзюра В.П. Вплив солей важких металів на структуру енергетичного балансу гідробіонтів // Наук. зап. Тернопільського держ. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. Спец. випуск: Гідроекологія. – 2001. – №3 (14). – С. 186–187.

15. Гандзюра В.П. Вплив свинцю і шестивалентного хрому на структуру енергетичного балансу гідри Pelmatohydra oligactis Sch., 1917 // Наук. зап. Тернопільського держ. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. – 2002. – №2 (19). – С. 81–85.

16. Гандзюра В.П., Можановський В.І. Вплив біхромату калію на структуру енергетичного балансу личинок озерної жаби (Rana ridibunda Pall.) // Вісник Київського нац. ун-ту. ім. Т. Шевченка. Біологія. – 2002. – Вип. 37, С. 132–135. [Постановка завдання, аналіз літератури, участь у проведенні експериментів, висновки зроблені здобувачем].

17. Гандзюра В.П. Швидкість розмноження інфузорії туфельки за різних концентрацій хрому у воді // Наук. зап. Тернопільського держ. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. – 2003. – №1 (20). – С. 74–76.

18. Гандзюра В.П. Коливання значень біопродукційних показників гідробіонтів за токсичного забруднення середовища важкими металами // Наук. зап. Тернопільського держ. пед. університету ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. – 2003. – №2 (21) – С. 61–66.

19. Гандзюра В.П. Осциляція продукційних показників риб у токсичному середовищі // Доповіді НАНУ. – 2003. – №4. – С. 177–181.

20. Гандзюра В.П. Особливості фосфорного балансу риб різних трофічних груп у токсичному середовищі // Доповіді НАНУ. – 2003. – №5. – С. 150–154.

21. Гандзюра В.П. Оцінка рівня забруднення середовища за змінами ентропії системи // Доповіді НАНУ. – 2003. – №6. – С. 157–162.

22. Гандзюра В.П. Вплив величини доступної біосистемі енергії на рівень токсичних ефектів (за біопродукційними показниками гідробіонтів) // Наук. зап. Тернопільського держ. пед. університету ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. – 2003. – №3-4 (22). – С. 44–49.

23. Гандзюра В.П. Відносна чутливість біопродукційних показників гідробіонтів до токсичного впливу сполук важких металів водного середовища // Вісник Київського нац. ун-ту. ім. Т. Шевченка. Біологія. – 2003. – Вип. 39. – С. 47–49.

24. Гандзюра В.П. Ріст риб і накопичення ними важких металів за підвищеного вмісту їх у воді // Вісник Київського нац. ун-ту. ім. Т. Шевченка. Біологія. – 2003. – Вип. 40. – С. 92–93.

25. Гандзюра В.П. Класифікація екосистем різного ступеня забруднення за продукційними показниками біосистем // Вісник Київського нац. ун-ту. ім. Т. Шевченка. Біологія. – 2003. – Вип. 41. – С. 129–131.

26. Гандзюра В.П. Фосфорный баланс рыб при действии тяжелых металлов (Cr⁶⁺, Ni²⁺), содержащихся в водной среде // Гидробиол. журн. – 2003. – Т. 39, №5 . – С. 92–100.

27. Гандзюра В.П. Структура энергетического баланса гидробионтов в токсической среде // Гидробиол. журн. – 2004. – Т. 40, №1. – С. 108–116.

28. Gandzyura V.P. Phosphorus content in fishes from the Dnieper reservoirs // Aquatic Sci. And Fisheries Abstracts. – Part 1.– Cambridge, 1987. – V. 17, №7. – P. 67.

29. Гандзюра В.П., Олексієнко В.Р. Молодь риб дніпровських водосховищ: видовий склад і розподіл / Метод. поради до вивчення іхтіології. – Київ, ВПЦ “Київський університет”, 1993. – 41с.

30. Гандзюра В.П., Ігнатюк О.А. Біопродукційний підхід до екотоксикологічних досліджень // Четверті Каришинські читання /Всеукр. міжвузівська наук.-метод. конф. – Збірник статей. – Полтава, 1997. – Ч. 1. – С. 45–47.

31. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Діагностика якості водного середовища за продукційно-біологічними параметрами молоді риб // Екологічна освіта та виховання учнівської молоді /Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. (Кам’янець-Подільський, 25–26 лютого 1998 р.). – Кам’янець-Подільський, 1998. – С. 82–85.

32. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на екскрецію фосфору у риб // Екологічна освіта та виховання учнівської молоді /Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. (Кам’янець-Подільський, 25–26 лютого 1998 р.). – Кам’янець-Подільський, 1998. – С. 85–86.

33. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на біопродукційні параметри риб // Екологічна освіта та виховання учнівської молоді /Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. (Кам’янець-Подільський, 25–26 лютого 1998 р.) – Кам’янець-Подільський, 1998. – С. 86–88.

34. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на екскрецію фосфору у риб // П’яті Каришинські читання. – Всеукр. міжвузівська наук.-метод. конф. – Збірник статей. – Полтава, 1998. – С. 111–113.

35. Гандзюра В.П. Оцінка стану гідроекосистем за продукційно-енергетичними параметрами біосистем // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. Наук. збірник. – К.: Ніка-Центр, 2001. – Т. 2. – С. 586-591.

36. Гандзюра В.П. Взаимосвязь дыхания и экскреции у рыб разной экологии // Экологическая энергетика животных /Всес. совещ. (Суздаль, 31 октября – 3 ноября 1988 г.): Тез. докл. – Пущино, АН СССР, 1988. – С. 44–45.

37. Гандзюра В.П. Возрастная динамика содержания общего азота и фосфора в теле рыб // Всес. конф. “Экологическая физиология и биохимия рыб” (Ярославль, май, 1989 г.): Тез. докл. – Ярославль, 1989. – Т. 1.– С. 81–83.

38. Гандзюра В.П. Продуктивно-биологические критерии оценки токсичности // Вторая Всес. конф. по рыбохоз. токсикологии, посвящ. 100-летию проблемы качества воды в России (С.-Петербург, ноябрь 1991г.): Тез. докл. – С. -Петербург, 1991. – Т. 1. – С. 104–105.

39. Гандзюра В.П. Индекс относительного сходства и его применение в экологии // Методы исследования и использования гидроэкосистем. – Междунар. научно-метод. эколог. конф. (Рига, 1991 г.): Тез. докл. – Рига, 1991. – С. 55.

40. Гандзюра В.П. Возрастная динамика соотношения пищевого и рутинного обмена у рыб разной экологии // 8 научн. конф. по эколог. физиол. и биохимии рыб (Петрозаводск, 30 сентября – 3 октября 1992 г.): Тез. докл. – Петрозаводск, 1992. – Т. 1. – С. 62–63.

41. Гандзюра В.П., Лукьянец И.А. Влияние питания на экскрецию ортофосфатов рыбами // 8 науч. конф. по эколог. физиол. и биохимии рыб. – Петрозаводск, 30 сентября – 3 октября 1992 г.: Тез. докл. – Петрозаводск, 1992. – Т. 1. – С. 63–64.

42. Gandzjura V.P. System approach to bioindication and ecomonitoring // Sustainable development: System analysis in ecology (Sevastopol, Ukraine, September 9-12, 1996): Conference Abstracts. – Sevastopol, 1996. – P. 76.

43. Гандзюра В.П. Вплив токсикантів на продукційно-енергетичні параметри гідробіонтів // Другий з’їзд гідроекологічного товариства України (Київ, 27–31 жовтня 1997 р.): Тез. доп. – К., 1997. – Т. 2. – С. 115.

44. Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на екскрецію фосфору рибами // Другий з’їзд гідроекологічного товариства України (Київ, 27-31 жовтня 1997 р.): Тез. доп. – К., 1997. – Т. 2. – С. 116.

45. Гандзюра В.П. Новый метод определения степени сходства и различия любого количества массивов данных в эколого-биохимических исследований // Экологическая физиология и биохимия рыб. – IX Всеросс. конф. (Ярославль, май, 2000 г.): Тез. докл. – Ярославль, 2000. – Т. 1. – С. 60–62.

46. Гандзюра В.П. Продуктивность гидробионтов в токсической среде // Современные проблемы водной токсикологии – Всероссийская конф. с участием специалистов из стран ближнего и дальнего зарубежья (Борок, 19-21 ноября 2002 г.): Тез. докл. – Борок, 2002. – С. 79.

47. Гандзюра В.П. Екологія (системний підхід): Навчальний посібник. – К., ВПЦ „Київський університет”, 2003. – 96 с.