Библиотечный каталог авторефератов Украины

ВПЛИВ АЗОТВМІСНИХ СПОЛУК НА ФОРМУВАННЯ УГРУПОВАНЬ ПРІСНОВОДНИХ ВОДОРОСТЕЙ

Узагальнення літературних даних (Шаларь, 1971; Харитонова, 1984; Харитонова и др., 1995) свідчить про те, що неорганічні сполуки азоту можуть впливати на продуктивність прісноводних екосистем шляхом посилення розвитку деяких груп водоростей. Для одержання переконливого доказу участі азотвмісних сполук у формуванні угруповань рослинного планктону ми використали різні співвідношення амонійного та нітратного азоту, оскільки природна вода характеризується різноманітним хімічним складом. Встановлено, що внесення в експериментальні скляні посудини калійної селітри та вуглеамонійних солей супроводжувалося посиленням вегетації фітопланктону. Найістотніші зміни відбувалися в його домінуючому комплексі. Так, додавання в посудини тільки нітратного азоту спричинювало збільшення в планктоні кількості синьозелених водоростей, тоді як внесення у воду амонійного азоту посилювало вегетацію переважно представників Chlorophyta. Досліджені форми азоту у різних співвідношеннях посилювали розвиток тієї чи іншої групи прісноводних водоростей. Зміни відбувалися не лише у кількісному складі водоростевих угруповань, а й у їх видовій структурі. Серед представників фітопланктону, які першими реагували на внесення у воду амонійного азоту шляхом збільшення своєї біомаси, були вольвоксові і хлорококові водорості, зокрема Chlamydomonas sp. та Pacotus coccifer, тоді як збудники "цвітіння" води Aphanizomenon flos-aquae і Anabaena flos-aquae при цьому досить швидко зникали із рослинних угруповань.

При внесенні азотвмісних сполук безпосередньо у природні та штучні водойми поряд з посиленням розвитку зелених водоростей під впливом ВАС, збільшувалась кількість евгленових і динофітових водоростей, а при зменшенні у воді вмісту амонійного азоту відновлювалась вегетація синьозелених водоростей.

Одержані результати щодо різної реакції синьозелених і зелених водоростей на наявність у культуральному середовищі сечовини послужили підставою для з'ясування особливостей впливу цієї сполуки на природні угруповання рослинного планктону. Встановлено, що сечовина при внесенні у природну воду під дією ферментних систем, перш за все водоростей, розкладається з утворенням амонійного азоту, концентрація якого досить швидко зростає. Як наслідок цього – фіксувалися відповідні зміни в інтенсивності вегетації фітопланктону. Так, зокрема, із збільшенням вмісту іонів NH4+ чисельність синьозелених водоростей зменшувалась, а зелених –зростала. Це стосувалося, перш за все, вольвоксових водоростей, а саме таких видів, як Furcilla stigmatophora, F. quadriloba, Chlamydomonas sp. і Phacotus coccifer. Ці факти узгоджуються з матеріалами, викладеними раніше, і свідчать про значну витривалість зелених водоростей щодо високих концентрацій амонійного азоту та елімінацію представників Cyanophyta.

Літературні дані містять також інформацію про різнобічну дію N-нітрозосполук на окремі види водоростей в умовах культур (Рубенчик та ін., 1990; Ступина, Борисова, 1999). Тому важливим було з'ясування питання про вплив цих речовин на розвиток природних угруповань планктонних водоростей. Для цього були проведені досліди, спрямовані на вивчення дії маркерної сполуки із групи N-нітрозамінів – НДМА на фітопланктон р. Ірпінь (притока Київського водосховища). Найбільші зміни у вегетації фітопланктону виявлені у пробах при додаванні НДМА в концентрації 200 мкг/л. Протягом усього досліду (14 діб) кількість видів була тут найнижчою у порівнянні з результатами інших варіантів (6, 40 і 60 мкг/л). Відмічено також чітко виражені зміни в інтенсивності вегетації планктонних водоростей: до кінця досліду кількість їх клітин зменшилась у 3,3, а біомаса – у 2,4 раза в порівнянні з вихідними показниками. Однак у цьому варіанті, як і в інших, спостерігалось посилення розвитку представників Euglenophyta.

На фоні загальних змін зареєстровані реакції окремих видів водоростей, які входили до домінуючого комплексу. Так, при всіх значеннях концентрації НДМА спостерігалося пригнічення розвитку Coelastrum microporum і C. pseudomicroporum. Саме для цих видів характерною була поява "порожніх" і безбарвних ценобіїв. Реакція інших представників домінуючого комплексу характеризувалась наявністю підйомів і спадів чисельності та біомаси, а також зміщенням у часі їх максимумів і мінімумів. Виняток становила Euglena viridis, кількісні показники розвитку якої при всіх концентраціях N-нітрозодиметиламіну збільшувались, причому максимальними вони були при найвищій концентрації досліджуваної азотвмісної сполуки.

Аналіз одержаних даних дозволив дійти висновку, згідно з яким форма азоту у водному середовищі має істотне значення для формування угруповань планктонних водоростей. Зокрема, збагачення води нітратним азотом позитивно впливає на вегетацію представників Cyanophyta, тоді як  внесенння у воду вуглеамонійних солей забезпечує посилення розвитку зелених водоростей. Збільшення кількості останніх, зокрема представників  порядку Volvocales, спостерігається і при збагаченні води сечовиною. Наявність у воді N-нітрозосполук супроводжується змінами видового складу фітопланктону, а також інтенсивності розвитку окремих його груп. Реєструються також реакції-відповіді окремих видів планктоних водоростей на наявність у воді N-нітрозамінів.

МЕХАНІЗМИ ВПЛИВУ АЗОТНОГО ОБМІНУ ПРІСНОВОДНИХ ВОДОРОСТЕЙ НА ЯКІСТЬ ВОДИ І ПРОДУКТИВНІСТЬ ВОДОЙМ

(Узагальнення)

Підсумовуючи матеріали, викладені в попередніх розділах, можна зазначити, що одним із важливих шляхів впливу водоростей на якість води є  виділення їх клітинами органічних сполук азоту. Це стосується, перш за все, білковоподібних речовин та амінокислот. Результати наших спостережень показують, що збагачення води речовинами білкової природи відбувається в період активної вегетації водоростей не тільки у водосховищах, але й у річкових системах. Ці процеси мають важливе значення для формування санітарно-гігієнічного стану водойм. Із числа речовин білкової природи на особливу увагу заслуговують циклічні пептиди, які є високотоксичними по відношенню до теплокровних тварин і гідробіонтів (зоопланктон, риби тощо). Наявність речовин цієї групи, зокрема мікроцистинів, у водосховищах Дніпра в кількості, яка у 500 разів перевищує ГДК (1 мкг/л), свідчить про потенційну небезпеку цих азотвмісних сполук для користувачів питної води та гідробіонтів.

Важливим доказом можливого негативного впливу речовин білкової природи на якість води є відомості про утворення з пептидів та поліпептидів мутагенних нітрозопептидів, здатних викликати злоякісні пухлини у шлунку (Боговский, 1984).

Водорості в процесі своєї життєдіяльності збагачують  воду вільними амінокислотами, про що свідчить зареєстрований нами позитивний зв'язок між кількістю цих азотвмісних речовин та інтенсивністю розвитку фітопланктону в притоках Дніпра. Потрапивши у воду, амінокислоти можуть трансформуватися в канцерогенні N-нітрозаміни, що показано, зокрема, на прикладі проліну, оксипроліну та N-метилгліцину (саркозину) (Mirvish et al., 1973).

Важливим шляхом впливу амінокислот на якість води може бути їх подальша трансформація в аліфатичні аміни в процесі ферментативного декарбоксилювання. Однак таким чином можуть з'являтися лише первинні аміни. Одержані нами дані вказують на те, що водорості є важливим джерелом збагачення води різноманітними вторинними і третинними амінами. Це свідчить про принципово нове явище – наявність у досліджуваних організмів специфічних ферментних систем, які каталізують синтез зазначених сполук азоту.

Аміни є речовинами із сильною біологічною активністю (наприклад, так звані "трупні яди" – путресцин та кадаверін), які значно впливають і на органолептичні властивості води, зокрема надаючи їй "рибного" запаху з різною його інтенсивністю. Окрім того, трансформація триптаміну сприяє появі у воді  скатолу та індолу – речовин, що мають істотне значення для формування запахів води.

Досить важливою є роль амінів в утворенні канцерогенних сполук – N-нітрозамінів. У їх синтезі як in vitro, так і in vivo беруть участь первинні, вторинні, третинні та гетероциклічні аміни, а також поліаміни, однак найбільш активно – вторинні аміни (Рубенчик, 1990). Цей факт свідчить про можливість появи серйозної небезпеки для користувачів питної води, оскільки, як показують наші дані, саме вторинні аміни переважають серед досліджених летких азотвмісних сполук водоростевого походження. Результати наших досліджень показують також, що інтенсивність реакції нітрозування, яка відбувається за участю амінів водоростей, перебуває у прямій залежності від їх концентрації та зменшується з підвищенням рН водного середовища. Однак досить реальною є поява N-нітрозамінів у воді і при рН 9,0 за наявності в ній карбонільних сполук, зокрема формальдегіду (Roller, Keefer, 1974; Боговский, 1986). Серед інших факторів, які можуть посилювати утворення N-нітрозамінів, дослідники вказують на УФ-світло та іонізуюче випромінювання (Жигунова и др.,  1984; Ямшанов, 1981, 1984). Останній факт заслуговує на серйозну увагу з боку населення, яке споживає воду з водойм, що зазнали впливу радіонуклідного забруднення.

Одним із шляхів появи канцерогенних сполук у воді може бути так звана реакція транснітрозування,  коли із неканцерогенних N-нітрозамінів можуть утворюватися сполуки із сильною канцерогенною дією (Костюковский, Меламед, 1988). В результаті цієї реакції з неканцерогенного N-нітрозодифеніламіну та морфоліну утворюється канцерогенний НМОР, а при взаємодії з дибутиламіном – НДБА. Саме ці сполуки переважали серед ідентифікованих нами N-нітрозамінів, що утворювалися внаслідок трансформації амінів водоростевого походження.

Одним із можливих факторів формування якості води є участь амінів у синтезі алкалоїдів. До цієї групи речовин належать нейротоксини – нервово-паралітичні отрути, які продукують синьозелені  водорості.

На особливу увагу заслуговує збагачення води нітритами, джерелом яких, як показано нами, можуть бути водорості – особливо хлорококові. Це становить потенційну небезпеку для водокористувачів і гідробіонтів, оскільки, крім участі в синтезі канцерогенних сполук, нітрити самі здатні набувати канцерогенних властивостей, а також спричинювати так звану "метгемоглобінемію" – хворобу, яка виникає через утворення в організмі людини, а також риби метгемоглобіну, який не може зв'язувати кисень (Lijinsky, 1973; Newberne, 1979; Гигиенические критерии …, 1981; Велдре, Роома, 1990).

Важливою є також участь водоростей у формуванні якості води за рахунок асиміляції ними неорганічних сполук азоту, перш за все аміаку та нітратів, які надалі використовуються в синтезі амінокислот і білків. Одержані нами дані свідчать про те, що зеленим і синьозеленим водоростям властива різна активність щодо засвоєння амонійного азоту їх клітинами. Її високий рівень у зелених водоростей є однією з основних причин їх домінування при збагаченні води сполуками, які містять іони NH4+. Виявлені нами особливості ферментативного зв'язування аміаку можуть бути науковою основою для обгрунтування заходів  щодо підвищення продуктивності водойм і управління процесами формування якості води. Проведені дослідження показали значне збільшення біомаси зелених водоростей внаслідок збагачення води вуглеамонійними солями, що супроводжувалось істотним підвищенням (понад 10 разів) кількості організмів зоопланктону. Крім того, одержані нами результати можуть бути використані при обгрунтуванні шляхів детоксикації аміаку, що накопичується як кінцевий продукт метаболізму при культивуванні безхребетних тварин.

ВИСНОВКИ

1. Дослідження асиміляції сполук азоту прісноводними водоростями дозволило встановити, що зелені (хлорококові) водорості в умовах культур характеризуються засвоєнням переважно амонійної форми азоту, тоді як синьозелені більш активно асимілюють азот у нітратній формі. Негативний вплив амонійного азоту на інтенсивність росту представників Cyanophyta найвиразніше проявляється при його концентрації в середовищі > 5 мг/л.
2. Асиміляція нітратного азоту клітинами водоростей супроводжується накопиченням у середовищі екологічно небезпечних сполук – нітритів, питомий вміст яких найбільший в період інтенсивного росту культур. Характер процесу нітратредукції у хлорококових водоростей пов'язаний з їх таксономічною приналежністю.
3. Між інтенсивністю вегетації фітопланктону та вмістом амонійного і нітратного азоту у водосховищах Дніпра і водотоках його басейну існує обернена залежність, тоді як для нітритів вона може бути як прямою, так і оберненою, що визначається домінуючим комплексом планктонних водоростей. Доведена участь водоростей, що вегетують на вищих водяних рослинах, в асиміляції і трансформації неорганічних сполук азоту.
4. Водорості планктону та епіфітону здатні здійснювати ферментативний гідроліз сечовини, який супроводжується накопиченням у воді амонійного азоту. Інтенсивність цього процесу у зелених водоростей видоспецифічна, а наявність в їх культурах бактерій-супутників призводить до зменшення в середовищі кількості іонів NH4+.
5. У синьозелених і зелених водоростей виявлено суттєві відмінності в активності ферментних систем, які здійснюють зв'язування аміаку, що має істотне значення для процесів формування альгоугруповань. Особливості асиміляції амонійного азоту є основною причиною домінування у фітопланктоні представників Chlorophyta при збагаченні води сполуками, які містять іон амонію.
6. Функціонування рослинного планктону в притоках Дніпра істотно впливає на вміст у воді речовин білкової природи та вільних амінокислот. Підвищення концентрації цих азотвмісних сполук здебільшого збігається з максимумами біомаси фітопланктону.
7. Дослідження амінокислотного складу білків синьозелених та зелених водоростей, що росли в умовах культур, дозволило ідентифікувати моноаміномонокарбонові, моноамінодикарбонові, диаміномонокарбонові та гетероциклічні амінокислоти. Кількісні співвідношення окремих амінокислот видоспецифічні.
8. У процесі життєдіяльності та при розкладі біомаси прісноводних  водоростей у воді накопичуються леткі аміни, серед яких нами вперше виявлені н-бутиламін, н-гептиламін, метилетиламін, метил-циклопентиламін, н-пропіл-циклопентиламін, диізобутиламін, метилізобутиламін, метил-н-гексиламін, етил-н-гексиламін, ізопропіл-н-пентиламін, аліл-ізопентиламін, ди-н-пропіл-н-бутиламін і 2,6-диметилпіридин. Показано, що клітини мікроводоростей, поряд з  виділенням, здійснюють асиміляцію амінів, яка стимулюється наявністю світла.
9. Синьозелені водорості, які широко поширені у водоймах України, синтезують і виділяють у водне середовище токсичні азотвмісні сполуки – мікроцистини, концентрація яких у біомасі водоростей коливається від 0,01 до 726,3 мкг/г сухої речовини, а у воді - від 5 до 500 мкг/л. Високий вміст альготоксинів тісно пов'язаний з розвитком їх основного продуцента - Microcystis aeruginosa.
10. Прісноводні синьозелені водорості в процесі своєї життєдіяльності синтезують низькомолекулярні азотвмісні метаболіти з високою токсичністю щодо мікроскопічних грибів з роду Fusarium. Її рівень залежить від біологічних особливостей водоростей, що показано на прикладі представників родів Anabaena, Calothrix, Nostoc та Oscillatoria.
11. Експериментально встановлено, що концентрація N-нітрозосполук (відомих канцерогенів), які утворюються в процесі трансформації азотвмісних метаболітів водоростей, знаходиться в прямій залежності від кількості речовин, що вступають у реакцію, і знижується з підвищенням рН середовища. В свою чергу, N-нітрозаміни суттєво впливають на розвиток рослинного планктону.
12. Встановлені закономірності та особливості асиміляції, трансформації і виділення азотвмісних сполук прісноводними водоростями мають важливе значення для пізнання механізмів функціонування водних екосистем, а також є науковою основою для обгрунтування заходів, спрямованих на підвищення продуктивності водойм і управління процесами формування якості води.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Главин А.А., Тиктин Л.А., Клоченко П.Д. Образование летучих нитрозаминов из продуктов разложения зеленых и синезеленых водорослей // Альгология. – 1991. – 1, № 1. – С. 96–100.
2. Клоченко П.Д., Медведь В.А. Трансформация азотсодержащих удобрений в процессе роста некоторых зеленых и синезеленых водорослей // Гидробиол. журн. – 1992. – 28, № 6. – С. 56–60.
3. Клоченко П.Д., Митківська Т.І. Фітопланктон приток верхнього Дніпра // Укр. ботан. журн. – 1993. – 50, № 2. – С. 69–79.
4. Клоченко П.Д., Митковская Т.И. Фитопланктон некоторых притоков Каневского и Кременчугского водохранилищ (Украина) // Альгология. – 1993. – 3, № 2. – С. 53–60.
5. Клоченко П.Д. Содержание неорганических соединений азота и развитие фитопланктона в некоторых типах водоемов // Гидробиол. журн. – 1993. – 29, № 6. – С. 88–95.
6. Сакевич А.И., Клоченко П.Д., Беспалько С.М. Отделение синезеленых водорослей от воды на очистных сооружениях водопроводных станций // Химия и технология воды. – 1993. – 15, № 9–10. – С. 696–702.
7. Клоченко П.Д. Амины – экзо-  и эндометаболиты водорослей // Гидробиол. журн. – 1994. – 30, № 5. – С. 42–62.
8. Сакевич А.И., Клоченко П.Д., Беспалько С.М., Шевченко Т.Ф. Влияние углеаммонийных солей на развитие планктонных водорослей // Гидробиол. журн. – 1994. – 30, № 6. – С. 41–49.
9. Клоченко П.Д., Сакевич А.И., Шевченко Т.Ф., Беспалько С.М. Влияние нитратных и углеаммонийных удобрений на особенности развития планктонных и бентосных водорослей // Альгология. – 1994. – 4, № 2. – С. 21–26.
10. Клоченко П.Д. Динамика неорганических соединений азота в загрязненных малых реках в связи с развитием фитопланктона (на примере некоторых притоков Днепра) // Гидробиол. журн. – 1995. – 31, № 2. – С. 95–102.
11. Клоченко П.Д., Медведь В.А. Хлорофилл "а" в фитопланктоне притоков Днепра // Гидробиол. журн. – 1995. – 31, № 3. – С. 76–84.
12. Клоченко П.Д. Суточная динамика неорганических соединений азота в культуральной среде водорослей // Гидробиол. журн. – 1995. – 31, № 6. – С. 53–60.
13. Клоченко П.Д. Фитопланктон некоторых прудов Киевской области (Украина) // Альгология. – 1995. – 5, № 4. – С. 349–356.
14. Клоченко П.Д., Медведь В.А. Некоторые особенности динамики содержания хлорофилла "а" и неорганических соединений азота в среде в период вегетации водорослей // Гидробиол. журн. – 1996. – 32, № 2. – С. 48–53.
15. Клоченко П.Д., Сакевич А.И., Парчук Г.В. Влияние углеаммонийных солей на развитие фито- и зоопланктона // Гидробиол. журн. – 1996. – 32, № 4. – С. 43-51.
16. Сакевич А.И., Клоченко П.Д. Свободные аминокислоты в экологическом метаболизме водорослей // Гидробиол. журн. – 1996. – 32, № 5. – С. 33–41.
17. Клоченко П.Д. Участие фитоперифитона в трансформации азотсодержащих соединений // Альгология. – 1996. – 6, № 2. – С. 167–174.
18. Клоченко П.Д. Сравнительная характеристика фитопланктона притоков Днепра (Украина) // Альгология. – 1996. – 6, № 3. – С. 272–284.
19. Клоченко П.Д. Роль азотсодержащих экзометаболитов водорослей в формировании качества воды // Химия и технология воды. – 1996. – 18, № 2. – С. 179–187
20. Клоченко П.Д. Участие фитопланктона в трансформации азотсодержащих удобрений // Альгология. – 1997. – 7, № 2. – С. 137–143.
21. Клоченко П.Д. Ассимиляция летучих аминов в процессе вегетации планктонных водорослей // Альгология. – 1997. – 7, № 4. – С. 383–386.
22. Клоченко П.Д., Медведь В.А. Динамика содержания неорганических соединений азота и хлорофилла "а" в водотоках бассейна Днепра// Гидробиол. журн. – 1997. – 33, № 2. – С. 56–67.
23. Клоченко П.Д. О взаимосвязи между содержанием неорганических соединений азота и интенсивностью развития фитопланктона в днепровских водохранилищах// Гидробиол. журн. – 1998. – 34, № 3. – С. 75–82.
24. Kurchii B.A., Klochenko P.D. Theoretical investigation of relationships between the chemical structure of some blue-green algae metabolites and their biological activity// Альгология. – 1998. – 8, № 4. – С. 368–377.
25. Клоченко П.Д. Водоросли – продуценты биологически активных N-гетероциклических соединений // Альгология. – 1999. – 9, № 1. – С. 93–99.
26. Усенко О.М., Сакевич А.И., Клоченко П.Д. Участие фотосинтезирующих гидробионтов в разложении мочевины // Гидробиол. журн. – 2000. – 36, № 4. – С. 20–29.
27. Клоченко П.Д., Сакевич А.И., Усенко О.М., Шевченко Т.Ф. Изменение структуры фитопланктона под воздействием мочевины // Гидробиол. журн. – 2000. – 36, № 6. – С. 62–74.
28. Клоченко П.Д., Медведь В.А., Борисова Е.В., Царенко П.М. Особенности накопления нитритного азота в культурах хлорококковых (Chlorococcales, Chlorophyta) водорослей // Альгология. – 2000. – 10, № 3. – С. 257–264.
29. Васильчук Т.А., Клоченко П.Д. Динамика содержания биогенных и органических веществ в некоторых притоках Днепра и ее связь с развитием фитопланктона // Гидробиол. журн. – 2001. – 37, № 1. – С. 36–47.
30. Клоченко П.Д., Борисова Е.В., Медведь В.А., Царенко П.М., Горбунова З.Н. Трансформация мочевины в процессе роста некоторых синезеленых (Cyanoprocaryota) и зеленых (Chlorophyta, Chlorococcales) водорослей // Альгология. – 2001. – 11, № 3. – С. 316–326.
31. Клоченко П.Д., Михайленко В.М., Шевченко Т.Ф., Царенко П.М., Главин А.А. Влияние N­-нитрозаминов на развитие фитопланктона // Гидробиол. журн. – 2001. – 37, № 4. – С. 30–38.
32. Клоченко П.Д., Грубинко В.В., Гуменюк Г.Б., Арсан О.М. Особенности ассимиляции аммонийного азота зелеными и синезелеными водорослями // Гидробиол. журн. – 2002. – 38, № 2. – С. 88–93.
33. Васильчук Т.О., Клоченко П.Д., Бусигіна О.В. Компонентний склад розчинених органічних речовин р. Прип'ять та його зв'язок з розвитком фітопланктону // Наук. зап. Терноп. педун-ту. Сер. Біологія. – 2001. – 3(14). –С. 182–184.
34. Медведь В.А., Клоченко П.Д. О взаимосвязи между содержанием общего азота во взвесях и количественными характеристиками фитопланктона Кременчугского водохранилища // Наук. зап. Терноп. педун-ту. Сер. Біологія. – 2001. – 4(15). – С. 83–84.
35. Клоченко П.Д., Сакевич А.И. Особенности накопления нитратов и нитритов в источниках питьевого назначения // Гигиена и санитария. – 1991. – № 6. – С. 17–20.
36. Клоченко П.Д., Медведь В.А. Особенности динамики содержания неорганических соединений азота  в  водотоках  бассейна  Днепра // Вестн.      экологии. – 1996. – № 1–2. – С. 182–189.
37. Klochenko P.D., Elanskaya I.A., Shevchenko T.F., Sokolova E.V. Antifungal activity of freshwater cyanobacteria // Algological Studies. – 2001. – 103. – P. 143–149.
38. Клоченко П.Д., Донцов М.Б. Особенности утилизации азота удобрений в процессе культивирования некоторых зеленых и синезеленых водорослей // Ред. Гидробиол. журн. – Киев, 1993. – 16 с.  – Деп. в ВИНИТИ 5.11.93 г., № 2812-В93.
39. Васильчук Т.А., Клоченко П.Д., Бусыгина О.В. Роль биогенных и органических веществ в формировании качества воды некоторых притоков Днепра // Гідрологія, гідрохімія і гідрологія: Період. наук. зб. Київ. ун-ту. – К.: Ніка-центр, 2001. – С. 424–431.
40. Клоченко П.Д. До вивчення фітопланктону ставків Київської області // Тези доп. 1-го  з'їзду  Гідроекол. т-ва України, Київ, 16–19 лист. 1993 р. – Київ, 1994. – С. 103.
41. Клоченко П.Д. Особенности видового разнообразия планктонных водорослей притоков Днепра // Проблеми становлення і функціонування новостворених заповідників: Тези доп. наук.-практ. конф., Гримайлів, 12–15 червня 1995 р. – Гримайлів, 1995. – С. 177–178.
42. Sirenko L.A., Klochenko P.D., Sakevich A.I., Bespalko S.M. The participation of algae in the circulation of nitrogen in fresh waters // Self-purification processes in natural waters. – Chiєinгu, 1995. – P. 114–126.
43. Клоченко П.Д., Сакевич О.Й. Метаболізм мікроводоростей як фактор детоксикації аміаку // Актуальные вопросы ботаники и экологии: Тез. докл. конф. молодых ученых и специалистов. – Харьков, 1996. – С. 57.
44. Клоченко П.Д., Сакевич О.Й. Фітопланктон як джерело надходження в питну воду біологічно активних речовин // Тези доп. 2-го з'їзду Гідроекол. т-ва України, Київ, 27–31 жовтня 1997 р. – Т. 2. – Київ, 1997. – С. 67–68.
45. Klochenko P.D., Sakevich A.I. The algae as a source of the water enrichment with the nitrogenous compounds // Phycologia. – 1997. – Vol. 34, N 4. – Supplement. – P. 51.
46. Клоченко П.Д., Тиберкевич Н.Я., Сакевич А.И. Водоросли и качество вод // Вода – проблемы и решения: Материалы конф., Днепропетровск, 4–5 июня 1998 г. – Дніпропетровськ: Гамалія, 1998. – С. 18–19.
47. Klochenko P.D. Algae as a source of biologically active N-heterocyclic compounds // II Intern. Symp. on  Plant Biotechnology. – Kyiv (Ukraine). – 1998. – Abstracts. – P. 56.
48. Klochenko P., Kurchii B. Functional reactive groups of cyanobacterial toxins // XVI Intern. Botan. Cоngr. –  St. Louis (USA). – 1999. – Abstracts. – P. 642.
49. Klochenko P.D., Kurchii B.A. Study of the relationships between the chemical structure and biological activity of cyanobacterial toxins // 8th Intern. Conf. on Appl. Algology. – Montecatini Terme (Italy). – 1999. – Abstracts. – P. 204.
50. Усенко О.М., Попович М.В., Клоченко П.Д. Экологическая роль водорослей в трансформации мочевины // Актуальные проблемы современной альгологии: Тез. докл. II Междунар. конф., Киев, 26–28 мая 1999 г. – Альгология. – 1999. – 9, № 2. – С. 144.
51. Васильчук Т.А., Клоченко П.Д., Ильченко В.А. О связи между биомассой фитопланктона и общим содержанием растворенных органических веществ в малых реках бассейна Днепра // Вода – проблемы и решения: Материалы междунар. науч.-практ. конф., Днепропетровск, 21–22 сент. 1999 г. – Дніпропетровськ: Гамалія, 1999. – С. 30–33.
52. Klochenko P.D. Peculiarities of the development of phytoplankton in the tributaries of the Dnieper River // 11th Hungarian algological meeting. – Salgуbбnya. – 2000. – Program & Abstract. – P. 13.
53. Сarmichael W.W., Sirenko L.A., Klochenko P.D., Shevchenko T.F. A comparative assessment of the toxicity of algae and cyanobacteria in water bodies of Ukraine // Phycologia. – 2001. – Vol. 40, N 4. – Supplement. – P. 15.
54. Klochenko P.D., Borisova E.V., Shevchenko T.F. Cyanobacterium Calothrix braunii Born. et Flah. as a possible source of antibacterial and antifungal compounds // First Congr. Intern. Soc. for Appl. Phycology. – Almeria (Spain). – 2002. – Abstracts. – P. 78.
55. Klochenko P.D., Tsarenko P.M., Borisova O.V. Some strains from Ukrainian algal culture collections releated to biochemical research // Intern. Meeting on Culture Collections of Algae. – Gцttingen (Germany). – 2002. – Program & Abstracts. – P. 34.

Клоченко П.Д. Метаболізм азоту у прісноводних водоростей та його роль у формуванні їх угруповань і якості води. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук зі спеціальності 03.00.17 – гідробіологія. – Інститут гідробіології НАН України, Київ, 2002.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей асиміляції, трансформації та   виділення сполук азоту прісноводними водоростями і з'ясуванню ролі цих процесів у формуванні альгоугруповань та якості води.

На прикладі зелених та синьозелених водоростей показано, що процеси асиміляції і трансформації нітратів і сечовини клітинами цих організмів зумовлені їх таксономічною приналежністю, а питомий вміст нітритного та амонійного азоту, що утворюється при цьому, найбільший в період інтенсивного росту культур. Наявність в них бактерій-супутників призводить до зменшення в середовищі кількості іонів NH4+ і не чинить прямого впливу на вміст нітритного азоту.

Виявлено, що структурні зміни, які відбуваються в угрупованнях фітопланктону, тісно пов'язані з особливостями ферментних систем, що зв'язують аміак у зелених та синьозелених водоростей.

Серед азотвмісних речовин водоростевого походження ідентифіковано різноманітні амінокислоти і леткі аміни, які здатні трансформуватися в канцерогенні сполуки, що можуть впливати на вегетацію фітопланктону.

Функціонування рослинного планктону зумовлює підвищення у воді вмісту вільних амінокислот і речовин білкової природи, зокрема циклічних пептидів – мікроцистинів, що негативно впливають на якість води.

Встановлені закономірності та особливості метаболізму азоту у прісноводних водоростей мають важливе значення для пізнання механізмів функціонування водних екосистем, а також є науковою основою для обгрунтування заходів, спрямованих на підвищення продуктивності водойм і управління процесами формування якості води.

Ключові слова: прісноводні водорості, метаболізм азоту, водні екосистеми, фітопланктон, якість води.

Клоченко П.Д. Метаболизм азота у пресноводных водорослей и его роль в формировании их сообществ и качества воды. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.17 – гидробиология. – Институт гидробиологии НАН Украины, Киев, 2002.

Диссертация посвящена установлению закономерностей ассимиляции, трансформации и выделения соединений азота пресноводными водорослями и выяснению роли этих процессов в формировании альгосообществ и качества воды.

На примере культур зеленых и синезеленых водорослей показано, что ассимиляция и трансформация нитратов и мочевины клетками этих организмов обусловлена их таксономической принадлежностью, а удельное содержание образующегося при этом нитритного и аммонийного азота наибольшее в период интенсивного роста культур. Наличие в них бактерий-спутников приводит к уменьшению в среде количества ионов NH4+ и не имеет прямого влияния на содержание нитритного азота.

Выявлено, что структурные изменения, происходящие в сообществах фитопланктона, обусловлены особенностями ферментных систем, которые осуществляют связывание аммиака у зеленых и синезеленых водорослей.

Среди азотсодержащих соединений водорослевого происхождения идентифицированы разнообразные аминокислоты и летучие амины, которые могут трансформироваться в канцерогенные вещества, оказывающие влияние на вегетацию фитопланктона.

Функционирование растительного планктона обусловливает повышение в воде содержания свободных аминокислот и веществ белковой природы, в частности циклических пептидов – микроцистинов, которые отрицательно влияют на качество воды.

Установленные закономерности и особенности метаболизма азота у пресноводных водорослей имеют важное значение для познания механизмов функционирования водных экосистем, а также являются научной основой для разработки мероприятий, направленных на повышение продуктивности водоемов и управление процессами формирования качества воды.

Ключевые слова: пресноводные водоросли, метаболизм азота, водные экосистемы, фитопланктон, качество воды.

Klochenko P.D. Metabolism of nitrogen in freshwater algae and its role in the formation of their communities and water quality. – Manuscript.

Thesis for the degree of Doctor of biological sciences by the speciality 03.00.17 – Hydrobiology. – Institute of Hydrobiology, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2002.

Regularities of assimilation, transformation, and excretion of nitrogen compounds by freshwater algae and the role of these processes in the formation of algal communities and water quality were established.

Using cultures of green and blue-green algae, it has been shown that the activity of assimilation and transformation of nitrate and urea is conditioned by the species affiliation of photosynthezing hydrobionts. In this case, the highest specific content of nitrite and ammonium is registered during the period of the most intensive growth of algal cultures. The character of the process of assimilation nitrate reduction in representatives of the order Chlorococcales indirectly depends on accompanying bacteria. At the same time, their presence in algal cultures results in the decrease of the content of NH4+ ions in cultural media. The intensity of nitrogen metabolism in algae depends on their reproduction functions.

It has been shown that the processes of assimilation and transformation of nitrogen compounds in situ are conditioned by the species composition and quantitative indices of development of algae occurring both in water column and in fouling of higher aquatic plants. The intensity of phytoplankton vegetation depends inversely on the content of ammonium and nitrate in the Dnieper reservoirs, and also in watercources of its basin. Both direct and inverse relationships were established between the intensity of development of phytoplankton, and the content of nitrite in the studied water bodies.

The activity of enzymatic systems of green algae responsible for assimilation of ammonium essentially differs from that registered in blue-green algae, which is of considerable importance in the process of formation of phytoplankton communities. It has been found that the introduction of carboammonium salts and urea into water bodies results in changes in the species composition of algal communities, and also in the intensity of their development. As this takes place, the quantitative indices of development of Cyanophyta decrease, whereas the numbers and biomass of Chlorophyta, primarily of representatives of the orders Volvocales and Chlorococcales, increase.

It has been found that during the vegetation period the functiong of phytoplankton in tributaries of the Dnieper river is responsible for the increase in the content of protein compounds, and also in the content of free amino acids.

The following nitrogen-bearing compounds of the algal origin were identified during the process of investigations: aspartic acid, threonine, serine, glutamic acid, proline, glycine, alanine, cysteen, valine, methionine, isoleucine, leucine, tyrosine, phenylalanine,    histidine,    lysine,    and   arginine.   In    this    case,   n-butylamine, n-heptylamine, methylethylamine, methyl-cyclopentylamine, n-propyl-cyclopentylamine, diisobutylamine, methylisobutylamine, methyl-n-hexylamine, ethyl-n-hexylamine, isopropyl-n-pentylamine, allyl-isopentylamine, di-n-propyl-n-butylamine, and 2,6-dimethylpyridine were identified for the first time.

Amines in their turn are assimilated by planktonic algae. It is likely that the intensity of assimilation of these compounds depends on the physiological state of algal cells and their biomass.

In the aquatic environment, amines are subjected to transformation giving compounds possessing carcinogenic properties. A direct relationship was established between the concentration of carcinogenic substances and the content of their precursors (amines and nitrite). It has been found that the concentration of carcinogenic substances decreases with increasing the values of pH. N-nitrosamines are registered in the Dnieper reservoirs. They have a pronounced effect on the development of phytoplankton changing its species composition and quantitative indices.

Blue-green algae occurring in water bodies of Ukraine synthesize and excrete toxic nitrogen-bearing metabolites, including microcystines. Their concentration in algal biomass accounts for 0.01–726.3 µg/L, whereas their content in water ranges from 5 to 500 µg/L.

During the process of their vital activity, freshwater algae synthesize low-molecular nitrogen-bearing toxic compounds capable of inhibiting the growth of microscopic fungi responsible for various diseases in agricultural plants.

We have proposed the approach for assessing a degree of the biological activity in nitrogen-bearing metabolites of algae based on the presence of readily separated hydrogen atoms in their functionally active groups. This approach makes it possible to identify potentially active compounds, and also to assess a degree of their toxicity.

The established regularities and peculiarities of nitrogen metabolism in freshwater algae are of considerable importance in studies of mechanisms of the functioning of aquatic ecosystems. They represent the foundations of the elaboration of measurements aimed at the increase in productivity of water bodies, and also at management of the processes of water quality formation.

Keywords: freshwater algae, nitrogen metabolism, aquatic ecosystems, phytoplankton, water quality.