РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Мета й завдання досліджень
Враховуючи високу хімічну активність ПАР, значну стабільність їх збереження у
водних розчинах та труднощі біологічного руйнування, основну увагу ми звернули
на вивчення основних напрямків дії цих речовин на комплекс
фізіолого-біохімічних процесів в клітинах водоростей. Оскільки механізми впливу
СПАР на функціонування останніх з’ясовані недостатньо [135, 139, 140],
потенціальна загроза життєдіяльності водним фото синтезуючим організмам та
гідросфері в цілому з боку СПАР ще не одержала відповідної оцінки й не стала
об’єктом технологічного й законодавчого регулювання до межі їх безпечного
використання. Як відомо, в останні роки про природну воду все частіше говорять
з тривогою, але ще не втрачають надії на майбутнє [1, 64, 90, 128, 187, 188],
сподіваючись на досягнення науки в цьому напрямку.
Виявивши в своїх попередніх дослідженнях серйозні негативні наслідки впливу
сполук з поверхневою активністю на процеси метаболізму хлорофілвмісних
організмів як основних первинних продуцентів водних екосистем, ми значно
розширили й поглибили сферу своїх робіт, застосувавши для вирішення поставлених
завдань принципово нові сучасні методи безруйнівного дослідження
фізіолого-біохімічних процесів в мікроскопічних клітинах. Це вимагало від нас
інтенсивного інформаційного пошуку не лише в галузі біологічних дисциплін, але
й досконалого оволодіння новими методами (наприклад, лазерно-доплерівською
спектроскопією, КХЧ-діелектрометрією, диференціальною флуорометрією та ін.).
Виходячи з викладеного вище, нами були проведені серії спеціалізованих дослідів
для з’ясування механізмів взаємодії клітин водоростей з ПАР у водному
середовищі як на прикладі природних популяцій водоростей, так і їх культур.
Мета цих досліджень була пов’язана з вивченням особливостей реакцій різних
видів водоростей на присутність у воді синтетичних й природних
поверхнево-активних речовин. Пізнання фізіолого-біохімічних основ формування
стійкості та адаптаційних можливостей мікроводоростей різного рівня
еволюційного розвитку й давало можливість зрозуміти суть цих процесів, як
основи функціональної активності та виживання організмів в умовах забруднення
ПАР водного середовища з метою оптимізації цієї взаємодії та усунення її
негативних наслідків.
Для досягнення мети ми вирішували наступні завдання:
1) вивчали особливості реакцій водоростей з різним типом фотосистем на дію ПАР.
Для проведення дослідів використовували 9 сполук ПАР аніон-, катіонактивних та
неіоногенних, взятих як окремо, так і в сумішах. Критеріями вибору сполук для
експериментів були, по-перше, відомості щодо використання ПАР в практичній
діяльності людини, різноманіття складу та рівнів акумуляції їх у природних
водах, по-друге, досвід роботи з ПАР;
2) з’ясовували роль особливостей клітин мікроводоростей (видової специфічності,
фізіологічного стану організмів, їхніх пігментних систем, особливостей
зовнішньої та внутрішньої будови клітин, здатності до активного руху) та ряду
факторів оточуючого середовища (режиму освітлення, рН середовища, присутності у
воді важких металів зі змінною валентністю) в характері реакції на дію ПАР як
природних популяцій водоростей (фітопланктону), так і культур із різних
систематичних відділів;
3) визначали зміни морфометричних й цитологічних параметрів організмів, стан
гідратації їхніх внутрішньоклітинних структур, біоенергетичного потенціалу під
впливом діючих концентрацій і тривалості контакту з різноманітними ПАР;
4) одержували генетичні трансформовані клітини водоростей, що відрізнялися за
своєю резистентністю до впливу різних ПАР;
5) з’ясовували особливості реакції ГТК мікроводоростей на дію ПАР, визначали
фактори інтенсифікації їхнього росту, виживання та активного функціонування
генетично трансформованих клітин водоростей;
Для вирішення поставлених завдань використовували системний аналіз, який
включав комплекс фізіолого-біохімічних, біофізичних, мікроскопічних, хімічних
та математичних методів.
Експериментальна частина роботи виконувалась у 1991-2002 рр. на кафедрі
фізіології та екології рослин Київського Національного університету ім. Тараса
Шевченка, а також на базі Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН
України.
Для апаратурного контролю різних характеристик нативних мікроводоростей під
впливом ПАР, наприклад, змін стану гідратації внутрішньоклітинних структур
організмів, як основи їх нормального функціонування, використовували
КХЧ-діелектрометрію.
Роботи з мутагенезу мікроводоростей здійснювали на базі Окриджської
Національної лабораторії (США).
Польові дослідження проводили на базі Канівського заповідника Київського
Національного університету ім. Тараса Шевченка, який розташований в нижньому
б’єфі Канівського водосховища або на верхній ділянці Кременчуцького водосховища
дніпровського каскаду.
Характеристика об’єктів дослідження. Об’єктами досліджень були альгологічно
чисті (15 видів) й бактеріально чисті (2 штами та їх мутанти) культури
водоростей, а також фітопланктон водосховищ Дніпра й низки малих річок його
басейну.
Культури водоростей підбирали таким чином, щоб об’єкти відрізнялися один від
другого набором фоточутливих пігментів та інтенсивністю фотосинтезу, а саме:
- синьозелені водорості-прокаріоти (Cyanophyta)* [* За пропозицією
американських фахівців синьозелені водорості віднесені до Cyanobacteria, хоч не
всі фахівці з цим погоджуються [86-89, 93].], які першими на Землі почали
здійснювати фотосинтез з виділенням кисню при наявності лише хлорофілу а;
- зелені водорості – еукаріоти (
- Киев+380960830922