Библиотечный каталог авторефератов Украины

Рис. 3. Сигмоїдна крива “доза – ефект” впливу алкалоїдів Nuphar lutea на амурського чебачка.

Проведені експериментальні дослідження дозволили встановити, що комплекс алкалоїдів Nuphar lutea виявив значну токсичність відносно ікри білого амура. Навіть мінімальна концентрація 0,5 мг/дм3 цих біологічно активних речовин пригнічувала розвиток ембріонів. Токсична дія на життєздатність ікри коропа виявлялась при більш високій концентрації препарату – 4 і 10 мг/дм3 (рис. 4).

Слід зазначити, що не всі досліджені форми алкалоїдів є настільки високо токсичними для риб. Досліди з впливу на ембріони білого амура вільних алкалоїдів Nuphar lutea показали, що вони не виявляють токсичної дії, а навпаки – простежується достовірне збільшення виживання ембріонів практично на всіх стадіях розвитку. Те ж саме спостерігалось і в дослідах з водними екстрактами подрібнених кореневищ Nuphar lutea (2,5 і 5 г/дм3), де частка життєздатної ікри білого амура була значно вищою, ніж у контролі.

У модельних дослідах вивчено вплив алкалоїдів Nuphar lutea на грибок сапролегнію, який ушкоджує ікру коропа. При концентрації 0,5 і 1 мг/дм3 кількість ембріонів, уражених цією хворобою, достовірно зменшувалась. Це узгоджується з літературними даними [Бельтюкова, Пастушенко, 1963] щодо препарату, який може бути застосований з метою запобігання грибковим ураженням ікри в процесі її інкубації.

а

Нами була також перевірена у дослідах на рибах відома з літературних джерел сперматоцидна дія алкалоїдів глечиків жовтих [Турова, 1974]. Показано, що хлоргідрати цих сполук у концентрації 0,05–2,5 мг/дм3 знижують рухливість сперматозоїдів риб до повного блокування їх руху, можливо за рахунок того ж механізму, що і для війок інфузорій.

ВИСНОВКИ

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.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

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.

Анотація

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.

Ключові слова: алкалоїди, фітопланктон, вищі водяні рослини, зоопланктон, функціональна активність, Nuphar lutea, Nymphaea candida.

Аннотация

Баланда О.В. Алкалоиды водных растений и их влияние на функциональную активность гидробионтов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.17 – гидробиология. – Институт гидробиологии НАН Украины, Киев, 2005.

Исследованы особенности накопления алкалоидов в биомассе и среде роста водных растений. Показано, что основным источником поступления алкалоидов в воду днепровских водохранилищ являются синезеленые водоросли, которые содержат в своей биомассе значительно больше этих веществ, чем макрофиты.

Следует отметить, что водоканалы, использующие воду из водохранилищ во время их массового “цветения” синезелеными водорослями, накапливают значительные количества алкалоидов, которые в списке показателей качества воды отсутствуют. А между тем, при наличии хлора циклические метаболиты этой группы могут присоединять его атомы, превращаясь в еще более опасные для человека хлорорганические соединения типа диоксинов. Во избежание этого следует, в частности, хлорирование воды проводить после удаления биомассы фитопланктона. Для определения наличия растворенных в воде алкалоидов нами разработан экспресс-метод их осаждения с помощью кремнийвольфрамовой кислоты.

Выделены и идентифицированы комплексы алкалоидов и сопутствующие им биологически активные вещества Nuphar lutea и Nymphaea candida.

Впервые установлено, что в комплекс алкалоидов Nymphaea candida входят такие соединения как касторамин, (+,-)-3-эпинуфарамин, дезоксинуфаридин, неотиобинуфаридин.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что алкалоиды Nuphar lutea и Nymphaea candida в зависимости от концентрации могут стимулировать или ингибировать физиологические функции гидробионтов (гетеротрофные бактерии, водоросли, зоопланктон, моллюски, молодь и половозрелые особи рыб). Действие этих метаболитов обусловлено степенью их растворимости в воде. Хлоргидраты алкалоидов более активны чем их свободные формы.

Комплекс алкалоидов Nuphar lutea характеризовался более высокой токсичностью по отношению к исследованным гидробионтам, чем полученный из Nymphaea candida.

При действии алкалоидов Nuphar lutea и Nymphaea candida на амурского чебачка в диапазоне концентраций 1–10 мг/дм3 наблюдались симптомы нервно-паралитического действия. В малых дозах вследствие адаптации к токсическим веществам или их обезвреживания реакции организма имели обратный характер.

Наиболее чувствительными среди исследованых гидробионтов к данным алкалоидам оказались молодые особи ветвистоусых ракообразных Daphnia magna. Медианная летальная концентрация на 24-ый час действия препаратов Nuphar lutea и Nymphaea candida составляла соответственно 15,75 мкг/дм3 и 6,83 мг/дм3.

Показана перспективность применения хлоргидратов алкалоидов Nuphar lutea с целью предотвращения грибковых заболеваний икры рыб в процессе ее инкубации.

Ключевые слова: алкалоиды, фитопланктон, высшие водные растения, зоопланктон, функциональная активность, Nuphar lutea, Nymphaea candida.

Summary

Balanda O.V. Alkaloids of water plants and their influence on functional activity of hydrobiontes. – Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Biological sciences by specialty 03.00.07-Hydrobiology.- Institute of Hydrobiology, National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2005.

Peculiarities of alkaloids accumulation in biomass and water plant environment were studied. It was shown that the main source of alkaloids inflows to the Dnieper reservoirs is blue-green algae, which contain much more alkaloids, than macrophytes.

The express-method of determination of alkaloids in water was developed.

The alkaloids complexes and accompanying biologically active substances from Nuphar lutea and Nymphaea candida were separated and identified.

Data analysis testify, that alkaloids from Nuphar lutea and Nymphaea candida depends on their concentrations could stimulate or inhibit physiological functions of hydrobiontes, such as heterotrophic bacteria, algae, animal plankton, mollusk and fish. Influence of these metabolites depends on their water solubility. Thus, chlorhydrates of alkaloids demonstrate higher activity, than pure substances.

For the studied hydrobiontes alkaloid complex from Nuphar lutea was shown as more toxic, in comparison with that from Nymphaea candida.

Efficiency of Nuphar lutea alkaloids chlorhydrates as fungicides for fish spawn protection was shown.

Key words: alkaloids, phytoplankton, high water plants, animal plankton, functional activity, Nuphar lutea and Nymphaea candida.