Ecological Physiology of Hydrobionts and Biotechnology
Yuriy Krot
PhD (Biol.), Leading ResearcherDepartment stuff:
|
|
Department and laboratory stuff
Fundamental research
• studying of hydrobionts adaptation mechanisms to changes in environmental factors (abiotic, biotic, anthropogenic) on cellular, tissue, organism and population levels;
• formation, protective function mobilization, metabolic changes and their ability for reproduction under cultivation in artificial environment;
• development of biological fundamentals and technical principles of control of growth, development and reproduction processes in hydrobionts (algae, higher aquatic plants, invertebrates, fish) in regulated systems.
Applied research:
• development of biotechnologies for year-round polycyclic cultivation of different trophic level hydrobionts, production of biologically active substances, and food, feed and technical products;
• development of methodical approaches for construction of microcosms – efficient tool for assessment of stability and prediction of the aquaculture system state;
• development of methods and tools for assessment of toxicity and genotoxicity (mutagenicity) of aquatic environment (water, sediments), xenobiotic substances, agricultural use preparations, waste water etc.;
• development of biotechnologies for water and sediments quality remediation using hydrobionts of different trophic levels.
Scientific team of the Department of Ecological Physiology of Hydrobionts and Biotechnology is experienced in carrying out scientific investigations related to studying the processes of eco-physiological adaptation of hydrobionts to changes in environmental factors. Our scientists master biotechnologies for polycyclic year-round cultivation of different trophic level hydrobionts, possess methodology of hydrophyte constructions design and management, have experience in maintaining of model ecosystems (microcosms). Development of hydrobiotechnologies involves an integrated approach which appreciates international ecological standards ISO 14000 series – the system of norms and requirements that concerning natural environment protection and conservation.
Field and experimental research demonstrate that adaptive response of hydrobionts to the effect of environmental factors involves physiological-biochemical and cytogenetic levels and alters the strategy of their growth, development and reproduction. Realization of ecological potential of aquatic organisms can be achieved by directed influence on their metabolic processes.
Obtained results enables the determination of critical levels of ecological factors effects under functioning of model ecosystems and their effects on hydrobionts, that is of great importance regarding to integrated prognosis estimation of aquaculture systems functioning.
Fundamental physiological-biochemical and cytogenetic research carried out by scientists of the Department formed the basis for the development of novel technologic scheme of year-round polycyclic reproduction and growth of hydrobionts of different trophic levels (microalgae, invertebrates, fish) in regulated systems, which have been implemented in Ukraine for the first time on Vinnitsa Fish Breeding and Reclamation Station, Ladyzhyn Thermal Power Plant. Accumulated in the Department scientific and practical experience made it possible the development of the aquaponics systems – promising approach for obtaining eco-friendly food products.
Technologies worked out for cultivation and modern methodical approaches provide applying aquatic organisms of different systematic groups for estimation of toxicity and genotoxicity of water, suspended solids, sediments, solid wastes etc.
A bank of high-sensitive cultures of aquatic organisms of different trophic levels (microalgae, higher aquatic plants, invertebrates, fish) is maintained in biotechnological complex, methods for keeping up stock cultures are elaborated. It allows the development of integrated method for assessment of toxicity and genotoxicity of water and sediments that is very important for improving decision-making process during remediation of water bodies of Ukraine, for elaboration of water and sediments quality standards according to recommendations of EU Water Framework Directives (2000/60). Methodical approaches are protected by several patents dealing with assessment of toxicity and genotoxicity of water, suspended solids, sediments, soil, solid wastes and waste water, as well as plant protection preparations etc. that can form the foundation for elaboration of standard methods oriented to practical implementation. The Department is certified by state metrological authority for measurement of water quality indexes of water bodies.
Various hydrophyte engineering constructions (“bioplato”, constructed wetland) are worked out by the Department’s scientific team for the purpose of restoration of natural and waste water quality which intended for treatment and conditioning of contaminated return water of reclaimed, agricultural and urbanized areas, as well as contaminated storm water, industrial and household waste water which passed preliminary treatment. Implementation of hydrophyte engineering constructions (sunflower seed processing plant “Kombinat Cargill”) demonstrated their effectiveness in restoring the quality of contaminated water
Technologies for cultivation of different trophic level hydrobionts in regulated systems.
Study of physiological-biochemical and cytogenetic peculiarities of adaptive response of aquatic invertebrate populations to abrupt changes in temperature regime of model ecosystems.
Units for assessment of toxicity and genotoxicity of surface and waste water, sediments, preparations of agricultural use etc.
Hydrophytic systems for restoring the quality of contaminated water.
Polycyclic year-round cultivation of different trophic level hydrobionts in regulated systems
Industrial circulating system for ecological-physiological breeders preconditioning, eggs incubation and rearing of larvae.
. Industrial photoreactors for microalgae cultivation.
. Adjustable cells and stock cultures for estimation of natural and waste water toxicity.
. Adjustable cells and stock cultures for estimation of natural and waste water toxicity.
1. Биотехнология культивирования гидробионтов / В.Д. Романенко, Ю.Г., Крот, Л.А. Сиренко, В.Д. Соломатина // – К. Наук. думка, 1999. – 264 с.
2. Природні і штучні біоплато (фундаментальні і прикладні аспекти) / [Романенко В.Д., Крот Ю.Г., Киризій Т.Я. та ін.]. – Київ: Наук. думка, 2012. – 112 с.
3. Аллелопатическое взаимовлияние пресноводных водоростей / Н.И. Кирпенко //– К., Наук. думка. – 2013. –253 с.
4. Сакевич О.Й., Усенко О.М. Алелопатія в гідроекосистемах / Київ: Логос, 2008. – 344 с.
5. Усенко О.М., Сакевич О.Й., Баланда О.В. Резистентність водоростей до біологічно активних речовин. – Київ: Логос. 2010. – 192 с.
6. Романенко В.Д., Сакевич А.И., Усенко О.М. Метаболические механизмы взаимодействия высших водных растений и цианобактерий – возбудителей "цветение" воды // Гидробиол. журн. – 2005. – 41, № 3. – C. 45–57.
7. Усенко О.М., Сакевич А.И. Аллелопатическое влияние высших водных растений на функциональную активность планктонных водорослей // Гидробиол. журн. – 2005. – 41, № 1. – С. 55–67.
8. Особливості функціонування дрейсено-гамаридного угруповання в умовах мікрокосму: Структурно-функціональні характеристики угруповання дрейсен і гамарид / Ю.Г. Крот, В.Д. Романенко, Т.І. Леконцева // Наук. зап. Тернопільского нац. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Сер.: Біологія. Спец вип. “Гідроекологія”. – 2010. – №2 (43). – С. 293–297.
9. Distribution, magnitude and characterization of the toxicity of Ukrainian estuarine sediments / R.M. Burgess, I.M. Konovets, L.S. Kipnis [et al.] // Mar Pollut Bull. 2011; 62 (11). – P. 2442–62.
10. Усенко О.М. Видова резистентність водоростей до екзометаболітів вищих водяних рослин // Наук. збірник “Гідрохімія, гідроекологія, гідробіологія” – 2011. Т. 4 (25). – С. 137– 143.
11. Физиолого-биохимические эффекты взаимовлияния водорослей в смешанных культурах / Н.И. Кирпенко // Гидробиол. журн. – 2011. – 47, № 5. – с. 73–87.
12. Morphophysiological and cytogenetic modifications in Chironomus riparius (Diptera:Chironomidae) under the impact of copper ions / [V. D. Romanenko, M. T. Goncharova, I. M. Konovets, L. S. Kipnis] // Hydrob J. – 2012. – V48, №6. – P. 86–94.
13. Method of complex assessment of the bottom sediments toxicity using benthic and planktonic organisms / V.D. Romanenko, M.T. Goncharova, I.N. Konovets [et al] // Hydrob. J. – 2012. – V.48, №2. – Р. 30–39.
14. Usenko O.M. Comparison studies on the content of phenols and qinones in the phytomass of higher aquatic plants under natural conditions // Hydrobiol. J. – 2012. – Vol. 48, N 6. – P. 73–80
15. Патент на винахід №101274. Спосіб оцінки токсичності завислих речовин в природних та стічних водах за допомогою бентосних гідробіонтів / В.Д. Романенко, М.Т. Гончарова, І.М. Коновець, Ю.Г. Крот, Л.С. Кіпніс; Заявник та патентовласник Інститут гідробіології НАН України. – №а201201059; заявл. 01.02.2012; опубл. 11.03.2013 Бюл. №5.
16. Резистентність гамарид Chaetogammarus ischnus S t e b b і n g (Crustacea: Amphipoda) до змін температури водного середовища / [В.Д. Романенко, Ю.Г. Крот, Т.І. Леконцева, А.Б. Подругіна] // Наук. зап. Терноп. держ. пед. ун-ту. Серія: Біологія. – 2013. – № 1 (54). – С. 79–84.
17. Kirpenko N.I. Influence of higher aquatic plants on microalgae (a review) / N.I. Kirpenko, O.M. Usenko // Hydrobiol. J. – 2013. – Vol. 49, N 2. – P. 57–74.
18. Патент №103091 МПК51 B01D 15/30, B01D 15/32, G01N 33/18, Україна. Спосіб визначення якісного складу фенолкарбонових кислот у біомасі вищих водяних рослин за допомогою хромато-мас-спектрофотометра / Усенко О.М., Коновець І.М., заявник та патентовласник Інститут гідробіології НАН України; опубл. 10.09.2013, Бюл. № 17.
19. Патент на корисну модель № 87010. Спосіб оцінки токсичності, біодоступності та міграційної здатності речовин токсичної дії за допомогою гідробіонтів. / В.Д. Романенко, М.Т. Гончарова, І.М. Коновець, Ю.Г. Крот, Л.С. Кіпніс; Заявник та патентовласник Інститут гідробіології НАН України. –№ а2011 15714; заявл. 25.09.2012; опубл. 27.01.2014 Бюл.№2.
20. Патент на корисну модель № 87011 Україна, МПК G01N 33/18 (2006.01). Спосіб прогнозування змін у водних екосистемах за дії природних та антропогенних чинників шляхом використання мікрокосмів з реєстраційними камерами / В.Д. Романенко, Ю.Г. Крот , С.М. Малина, Т.І. Леконцева, А.Б. Подругіна; заявник Інститут гідробіології НАН України. – № заяв. а 2012 01058; опубл.27.01.2014, Бюл. № 2.
21. Resistance of gammarids Pontogammarus robustoides and Chaetogammarus ischnus (Crustacea: Amphipoda) to elevation of temperature of the aquatic medium /Romanenko V.D., Krot Yu.G., Lekontseva T.I., Podrugina A.B // Hydrobiological Journal. – 2014. – V.50, №3. – P.55–63.
22. Toxicoresistanse of Invasive gammaridae (Crustacea: Amphipoda) of the littoral zone of the Dnieper reservoirs to the heavy metal ions / V. D. Romanenko, L.S. Kipnis, M. T. Goncharova, I.M. Konovets, A.B. Podrugina // Hydrob. J. – 2014. – V.50, №2. – Р. 51–57.
23. Резистентність гамарид Pontogammarus robustoides (S a r s) (Crustacea: Amphipoda) до змін температури водного середовища / В.Д. Романенко, Ю.Г. Крот , Т.І. Леконцева [та ін.] // Морской экологический журнал. – 2014. – 13, № 2. – С. 63–69.
24. Usenko O.M. Analisis of pheolcarbonic acids content in phytomass of higher aquatic plants / O.M. Usenko, I.N. Konovets // J. Hydrobiological. – 2014. – Vol. 50, N 5. – P. 47–60.
25. Romanenko V. D. Biotechnological researches in the Institute of hydrobiology of National academy of sciences of Ukraine / V. D. Romanenko, Yu. G. Krot // Hydrob. J. – 2015. – V.51, №4. – Р. 21–30.
26. Структурно-функціональний стан угруповань гамарид мілководної зони Київського водосховища під впливом високих температур / В.Д. Романенко, Ю.Г. Крот, Т.І. Леконцева [та ін.] // Наук. зап. Терноп. держ. пед. ун-ту. Серія: Біологія. – 2015. – № 1 (54). – С. 575–580.
27. Вміст важких металів у біотичній та абіотичній складовій гідроекосистеми Київської ділянки Канівського водосховища / М.Т. Гончарова, Л.С. Кіпніс, І.М. Коновець [та ін.] // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. – 2015. – 64, №3–4. – С. 126–130.
28. Патент № 109838 МПК 9 B 01 D 15/30, 15/32, G 01N 33/18, Україна. Спосіб визначення якісного і кількісного складу фенолкарбонових кислот у воді за допомогою хромато-мас-спектрофотометра / Усенко О.М., Коновець І.М., заявник та патентовласник Інститут гідробіології НАН України; опубл. 12.10.2015, Бюл. № 19.
29. Selection of mineral substrates by Chironomus riparius larvae / V.D. Romanenko, M. T. Goncharova, I. M. Konovets, L. S. Kipnis // Hydrob. J. – 2017. – V.53, №3. – Р. 100–106.
30. Романенко В.Д. Особенности структурной организации фито- и зоопланктона при экстремально высоком содержании неорганических соединений азота в воде / [В.Д. Романенко, Ю.Г. Крот, Т.И. Леконцева, А.Б. Подругина] // Гидробиол. журн. – 2017. – № 3. – С. 3–15.