Відділ екологічної фізіології гідробіонтів та біотехнології

Науковий колектив відділу екологічної фізіології гідробіонтів та біотехнології має досвід проведення наукових робіт щодо вивчення процесів еколого-фізіологічної адаптації гідробіонтів до змін екологічних чинників. Володіє біотехнологіями поліциклічного цілорічного культивування гідробіонтів різних трофічних рівнів та методологією розробки інженерних гідрофітних споруд та управління процесами їх функціонування, створення модельних екосистем (мікрокосмів). При розробці гідробіотехнологій використовується комплексний підхід, який враховує міжнародні екологічні стандарти ISO серії 14000 – системи норм і вимог щодо ставлення до природного навколишнього середовища.

В процесі натурних та експериментальних досліджень показано, що адаптивні реакції в організмі гідробіонтів на дію екологічних чинників виникають на фізіолого-біохімічному та цитогенетичному рівнях, і змінюють стратегію їх росту, розвитку та відтворення. Реалізація екологічного потенціалу водяних організмів досягається через направлену дію на їх метаболічні процеси.

Встановлено критичні рівні дії екологічних чинників в умовах модельних екосистем та їх вплив на гідробіонтів, що є надзвичайно важливим для комплексної прогнозної оцінки функціонування систем аквакультури.

Фундаментальні фізіолого-біохімічні та цитогенетичні дослідження, які проводилися у відділі стали основою розробки принципово нової технологічної схеми цілорічного поліциклічного відтворення і вирощування гідробіонтів різних трофічних рівнів (мікроводорості, безхребетні, риби) в регульованих системах, яку було вперше впроваджено в Україні на базі Вінницької РМС, Ладижинської ТЕС. Накопичені у відділі науково-практичні результати також стали фундаментом для розробки систем «аквапоніки», які вважаються у світі перспективними при отриманні екологічно чистих продуктів харчування.

Розроблені технології культивування водяних організмів різних систематичних груп та сучасні методичні підходи дозволили їх використовувати для оцінки токсичності та генотоксичності води, завислих речовин, донних відкладів, твердих відходів та ін.

На базі біотехнологічного комплексу створено банк високочутливих культур водяних організмів різних трофічних рівнів (мікроводорості, вищі водяні рослини, безхребетні, риби), напрацьована методична база утримання маточних культур. Це стало основою розробки комплексного методу оцінки токсичності донних відкладів та води, що надзвичайно важливим для прийняття рішень про ремедіацію (відновлення, очистку) донних відкладів водних об’єктів України, при розробці нормативів їх якості згідно рекомендаціям Водної рамкової директиви ЕС 2000/60. Методична база захищена багатьма патентами щодо оцінки токсичності та генотоксичності води, завислих речовин, донних відкладів водойм, ґрунтів, твердих відходів та стічних вод підприємств, препаратів захисту рослин, що може стати основою для розробки стандартизованих методик з метою їх практичного впровадження. Відділ має «СВІДОЦТВО ПРО АТЕСТАЦІЮ» в державній метрологічній системі на право проведення вимірювань показників якості водного середовища водойм і водотоків.

Для відновлення якості природних і стічних вод у відділі розробляються різноманітні гідрофітні інженерні споруди «біоплато», які здатні ефективно очищати та кондиціювати забруднені зворотні води з меліорованих, сільськогосподарських та урбанізованих територій, а також забруднені дощові, виробничі та господарсько-побутові стічні води після їх попереднього очищення. Дослідження роботи впроваджених у виробництво гідрофітних інженерних споруд (завод по переробці насіння соняшника «Комбінат Каргілл») показало їх ефективність у відновленні якості забруднених вод.

1. 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.
2. Оцінка токсичності донних відкладів прісноводних об’єктів за допомогою біотестування. Методичні рекомендації / М.Т. Гончарова, Л.С. Кіпніс, І.М.Коновець, Ю.Г. Крот. – Київ, 2019. – 131 c.
3. Романенко О.В., Арсан О.М., Кіпніс Л.С., Ситник Ю.М. Екологічні проблеми Київських водойм та прилеглих територій. – К.: Наукова думка, 2015. – 190 с.
4. Биотехнология культивирования гидробионтов / В.Д. Романенко, Ю.Г., Крот, Л.А. Сиренко, В.Д. Соломатина // – К. Наук. думка, 1999. – 264 с.
5. Аллелопатическое взаимовлияние пресноводных водоростей / Н.И. Кирпенко //– К., Наук. думка. – 2013. –253 с.
6. Сакевич О.Й., Усенко О.М. Алелопатія в гідроекосистемах / Київ: Логос, 2008. – 344 с.
7. Усенко О.М., Сакевич О.Й., Баланда О.В. Резистентність водоростей до біологічно активних речовин. – Київ: Логос. 2010. – 192 с.
8. 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.
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. Goncharova M.T., Kipnis L.S., Konovets I.M., Nezbrytska I.M., Yarovyi M.M. Ecological assessment of water and sediments quality of the Opechen Lakes System (Kyiv) // Hydrobiol. J. – 2020, Vol. 4 (56). – P. 71–83 DOI: 10.1615/HydrobJ.v56.i4.60
11. Ho K.T., Konovets I.M., Terletskaya A.V., Milyukin M.V., Lyashenko A.V., Shitikova L.I., Shevchuk L.I., Afanasyev S.A., Krot Yu.G., Zorina-Sakharova K.Ye., Goncharuk V.V., Skrynnyk M.M., Cashman M.A., Burgess R.M. Contaminants, mutagenicity and toxicity in the surface waters of Kyiv, Ukraine // Marine Pollution Bulletin. – 2020, Vol. 155.
12. 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.
13. Kirpenko N.I., Krot Yu.G., Usenko O.M. Surfacewater «blooming» – fundamental and application aspects // Hydrobiological Journal. – 2019. – Vol. 55, N 2. – P. 18–30. DOI: 10.1615/HydrobJ.v55.i2.20 
14. Kirpenko, N.I., Krot, Yu.G., Usenko, O.M. Toxicological aspects of the surface water “blooms” (a review) // Hydrobiological Journal. – 2020, 56(3). – P. 3–16 DOI: 10.1615/HydrobJ.v56.i2.10
15. Kirpenko, N.I., Usenko, O.M., Musiy, T.O., Gorbunova, Z.N. Content of proteins, carbohydrates, and lipids in the cultures of green algae under different conditions of illumination // Hydrobiological Journal. –2020, 56(5). – P. 33–40  DOI: 10.1615/HydrobJ.v56.i3.80 
16. Konovets, Goncharova M., Kipnis L., Mardarevich M. Natural mineral waters as a medium for the stock Daphnia magna cultures for bioassays // Hydrobiological Journal. – 2021, 57 (2). – P. 87–95 DOI:10.1615/HydrobJ.v57.i2.80
17. Krasiuk Yu. Effect of Elevated Temperature Oscillation on Enzymatic Activity and Energy Substances' Content in Gills of Mollusk Unio tumidus / Hydrobiological Journal. – 2018. – V.5 (54). – P. 49–55. DOI: 10.1615 /HydrobJ.v54.i5.50
18. Krot Yu. G., Medovnyk D. V., Prychepa M. V. Peculiarities of physiological adaptation in fishes of small rivers of the urbanized territories // Hydrobiological Journal. – 2019. – V. 1 (55) – P. 50–57. DOI: 10.1615/HydrobJ.v55.i1.50 
19. Leontieva, T.A., Kirpenko, N.I. Chlorophyta growth rate on different cultivation media // International Journal on Algae. – 2020, 22(1). – P. 69–76 DOI: 10.1615/InterJAlgae.v22.i1.60
20. Medovnyk D. V. Ecological-physiological features of native and invasive fish species in small rivers under different degree of transformation // Hydrobiological Journal. – 2019. – V. 4 (55) – P. 63–74. DOI: 10.1615/HydrobJ.v55.i4.60 
21. 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.
22. 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.
23. 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.
24. Romanenko V. D., Medovnik D. V. Species Composition and Ecological Characteristics of the Fish Fauna of Small Rivers of Urban Territories // Hydrobiological Journal.  – 2017. – V. 6 (53) – P. 3–11. DOI: 10.1615/HydrobJ.v53.i6.10 
25. Romanenko V.D., Goncharova M.T., Konovets I.M., Kipnis L.S. Selection of mineral substrates by Chironomus riparius larvae // Hydrob. J. – 2017. – V.53, №3. – Р. 100–106.
26. Romanenko V.D., Konovets I.M., Goncharova M.T., Kipnis L.S., KrotYu.G. Methodic approaches to identification of the toxic compounds class in the bottom sediments of the fresh water bodies // Hydrobiological Journal.  – 2018. – V.6 (54). – P. 94–103.  DOI: 10.1615/HydrobJ.v54.i6.80
27. Romanenko V.D., Krot Yu.G. Ecological-physiological and biotechnological investigations of hydrobiologists of the National academy of sciences of Ukraine // Hydrobiological Journal. – 2019 – Vol. 55, N 5. – P. 65–71 DOI: 10.1615/HydrobJ.v55.i5.60 
28. Romanenko V.D., Krot Yu.G., Lekontseva T.I., Podrugina A.B. Peculiarities of phyto- and zooplankton structural organization at an extremely high content of inorganic compounds of nitrogen in the water // Hydrobiological journal. – 2017. Vol. 53, Iss. 5. – P. 3–14. DOI: 10.1615/HydrobJ.v53.i5.10 
29. Romanenko V.D., Krot Yu.G., Lekontseva T.I., Podrugina G.B. Peculiarities of adaptation of gammaridae of the reservoirs' littoral zone to water temperature increase // Hydrobiological journal. – 2020. Vol. 56, Iss. 3. – P. 3–12. DOI: 10.1615/HydrobJ.v56.i3.10DOI: 10.1615/HydrobJ.v56.i3.10 
30. 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.
31. 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.
32. 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.
33. Usenko O.M., Konovets I.N., Tarashchuk O.S., Gorbunova Z.N. Phenolcarbonic acids of the submerged aquatic plants and their effect on phytoepiphyton structure // Hydrobiological Journal.  – 2019. – V.6 (55). – P. 55–64. DOI: 10.1615/HydrobJ.v55.i6.50          
34. 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.
35. Кірпенко Н. І., Леонтьєва Т. О., Царенко П. М. Морфометричні характеристики зелених мікроводоростей в умовах культури // Гідробіологічний журнал. – 2021, 57, № 1. – С. 38–50
36. Крот Ю. Г., Подругіна А. Б., Красюк Ю. М., Кіпніс Л. С., Гончарова М. Т. Фізіологічний стан гамарид Echinogammarus ischnus при зниженні концентрації розчиненого у воді кисню // Гідробіологічний журнал. – 2021. 57, №1. – C. 59–70
37. 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.
38. 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.
39. 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.
40. 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.
41. 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.
42. 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.
43. Усенко О.М. Видова резистентність водоростей до екзометаболітів вищих водяних рослин // Наук. збірник “Гідрохімія, гідроекологія, гідробіологія” – 2011. Т. 4 (25). – С. 137– 143.
44. Усенко О.М., Сакевич А.И. Аллелопатическое влияние высших водных растений на функциональную активность планктонных водорослей // Гидробиол. журн. – 2005. – 41, № 1. – С. 55–67.
45. Физиолого-биохимические эффекты взаимовлияния водорослей в смешанных культурах / Н.И. Кирпенко // Гидробиол. журн. – 2011. – 47, № 5. – с. 73–87.

Патенти

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. Патент на корисну модель № 95279. Спосіб очистки стічних вод за допомогою вищих водяних рослин / Крот Ю.Г., Романенко В.Д., Малина С.М., Дяченко Т. М.; заявник Інститут гідробіології НАН України. – № заяв. а 2012 01058; опубл. 25.12.2014.
6. Патент на корисну модель № 99822. Реєстраційна камера для дослідження водного середовища та визначення інтенсивності поглинання О2, виділення СО2, екскреції NH4+ у популяцій гідробіонтів / Романено В.Д., Крот Ю.Г., Малина С.М.; заявник Інститут гідробіології НАН України. – № заяв. а 2012 01058; опубл. 25.06.2015.
7. Патент№ 92415. Спосіб очистки води при вирощуванні риби в замкненій системі / Романенко В.Д., Крот Ю.Г., Малина С.М. ; заявник Інститут гідробіології НАН України. – № заяв. а 2012 01058; опубл. 25.10.2010.