Ekologijos ir aplinkotyros (N 012) mokslo kryptis

Cheminė tarša yra vienas iš globalių antropogeninių veiksnių spartinančių biologinės įvairovės nykimą. Dabartiniai aplinkos monitoringo ir vertinimo metodai yra orientuoti į cheminius ir ekologinius matavimus, o jų sąsajos, t. y. biologinis poveikis, iš esmės yra mažai tiriamas. Cheminės būklės įvertinimas neužtikrina atitikties Jūrų strategijos pagrindų direktyvos (JSPD) 8 aprašui, kuris aprašo pagrindinius reikalavimus siekiant geros jūrų ekosistemų aplinkos būklės. Galiojantys ES reglamentai, tokie kaip JSPD ir Buveinių direktyva, jau yra peržiūrimi, pabrėžiant integruotos cheminės ir biologinės stebėsenos ir vertinimo sistemos poreikį. Siekiant atskleisti cheminio-biologinio monitoringo integracijos potencialą, disertacijos tyrimų metu bus tiriamas cheminės taršos poveikis vandens ekosistemoms, t. y. tiesiogiai rūšių sveikatai. Tyrimai bus atliekami su Atlantine lašiša ir šlakiu, siekiant nustatyti jų kaip modelinių rūšių pritaikymą cheminio-biologinio monitoringo vertinime, darant prielaidą, kad šios migruojančios žuvys gali pasižymėti dideliu potencialu atspindėti kaupiamąjį ir sinergetinį aplinkos taršos poveikį. Tyrimų metu bus atliekami žuvų citogenetinių, biocheminių, hematologinių, populiacijų parametrų ir biologinių rodiklių tyrimai, siekiant įvertinti žuvų sveikatos būklę neršto migracijos laikotarpiu. Siekiant tolimesnių tyrimų metu identifikuoti individus bei stebėti tiriamųjų biožymenų pokyčius laike, sugauti individai bus ženklinami vidiniais RFID (angl. radio – frequency identification) žymekliais. Tyrimų metu bus nustatyti aplinkos taršos poveikio ankstyvųjų genetinių biožymenų signalai, atlikti palyginamieji tyrimai tarp šių biožymenų atsakų skirtingose Lietuvos upėse, nustatyti citogenetinių biožymenų kontroliniai/foniniai lygiai indikatorinėse lašišinių žuvų rūšyse, kuriais remiantis bus galima vykdyti aplinkos būklės vertinimą/stebėseną. Šie tyrimai gali paskatinti biologinių efektų vertinimo įtraukimą atliekant vandens ekosistemų cheminės būklės monitoringą, kas leistų geriau suprasti priežasties ir pasekmės ryšius tarp aplinkos taršos (kaip priežastinio veiksnio) ir biologinės įvairovės bei ekologinės būklės pokyčių. Tyrimai suteiktų pagrindą naujų kriterijų taikymui, praktinių rekomendacijų biologinio poveikio vertinimo parengimui bei prisidėtų prie metodologinės pažangos vertinant vandens ekosistemų būklę.

Nanodydžio medžiagos tampa aktualia problema dėl mažai žinomos jų elgsenos ir lemties vandens ekosistemoje, jų sąveikos su kitais vandenyje esančiais organinės ir neorganinės kilmės teršalais. Trūksta duomenų apie nanodalelių (ND) ir skirtingų teršalų kompleksinį poveikį vandens organizmams, vandens mitybinėms grandinėms ir ekosistemų tvarumui. ND pasižymi išskirtinėmis fizikocheminėmis savybėmis, kurios lemia jų platų pritaikymą biomedicinoje, pramonėje ir aplinkosaugoje. Europos sąjungoje griežtėjanti pavojingų teršalų kontrolė, didėjantys aplinkosauginiai reikalavimai tvariai aplinkai ir žmonių sveikatai išsaugoti, nuolat skatina ieškoti inovatyvių technologijų, efektyviai valančių nuotekas. Kai kurios ND pasižymi didele sorbcine geba, todėl jos gali būti naudojamos šalinant teršalus iš vandens aplinkos. Tačiau ND patekusios į aplinką gali akumuliuotis vandens ekosistemos sanduose ir sukelti organizmams sunkiai prognozuojamus funkcinės būklės pokyčius. Todėl norint geriau suprasti ND sąveikos su kitais teršalais poveikio mechanizmus reikia daugiau tyrimų, įrodančių kaip ND fizikocheminės savybės siejasi su jų poveikiu organizmams. Planuojama tirti anglies-, metalų- ir polimerų pagrindo ND, ir jų mišinių su metalais ir vaistais poveikį žuvims ir vėžiagyviams. Tyrimuose šalia tradicinių ekotoksikologinių metodų bus naudojama inovatyvi žuvų Danio rerio ir kitų smulkių vandens organizmų auginimo, veisimo (Tecniplast) ir morfofiziologinių parametrų registravimo (Danioscope ir Daniovision) ir analizės (Embryonet, MetaboAnalyst) sistema.
Pirmą kartą bus ištirta kaip ND ir įvairūs teršalai kompleksiškai veikia vandens organizmus, esančius stresui jautriose ankstyvose vystymosi stadijose (embrionai, lervos, mailius). Bus nustatyta ND sąveika su įvairiais teršalais ir įvertintas jų sukeliamas poveikis priklausomai nuo ND dydžio, apvalkalo tipo ir sandaros. Gauti rezultatai bus svarbūs siekiant išaiškinti metalų bei anglies pagrindu sukurtų ND poveikio vandens organizmams mechanizmus ir leis praplėsti ND pritaikymo galimybes aplinkosaugoje ir biomedicinoje.

Moksliniu ir aplinkos apsaugos požiūriu svarbus yra supratimas apie tai, kaip aplinkos veiksniai bei poveikiai, tame tarpe antropogeniniai, gali veikti upių hidrologiją, jų vandens kokybę ir susijusias upės baseino ekosistemas. Šiuo metu yra padidėjęs susidomėjimas avarinių išmetimų iš Baltarusijos atominės elektrinės (AE) galimybėmis, tokių atvejų grėsmėmis ir aplinkos atsaku į jas. Nors staigių didelio poveikio žmogui ir aplinkai incidentų atominėse elektrinėse tikimybė yra maža, tačiau jie, kai įvyksta, gali sukelti pasekmių dėl staigių ir stiprių destruktyvių savybių. Šio darbo tikslas būtų sukurti prognozinį Neries upės modelį, skirtą įvertinti galimus avarinius staigios vandens taršos įvykius, su kuriais turime išmokti gyventi, bent jau pagrįstai moksliniu požiūriu suvokti tokių įvykių pasekmes. Taip pat remiantis vandens sistemos izotopiniais tyrimais, sukurti dinaminį taršos šaltinių sekimo modelį, kuris galėtų apibūdinti ryšį tarp vandens sistemos ir rizikos šaltinio.
Upių sistemos yra labai sudėtingos, todėl modeliavimas yra viena iš svarbių priemonių, galinčių parodyti skirtingų įvykių poveikį, esant skirtingoms sąlygoms. Sukurtas vandens kokybės rizikos vertinimo modelis būtų veiksminga priemonė sistemingai kiekybiškai įvertinti atsitiktinę neapibrėžtį dėl procesų upės sistemoje, taip pat suteiktų informaciją, priimant sprendimus dėl staigios vandens taršos kontrolės, nustatant kritinius taršos šaltinius ir kiekius. Darbo įgyvendinimui būtų naudojami izotopinių tyrimų metodai bei šiuolaikinė modeliavimo programa.
Tričio pernešimo vandens ekosistemose svarba buvo pabrėžta Kanadoje ir Prancūzijoje atliktuose tyrimuose (CNSC 2010, ASN 2010). Transporto modelio kalibravimas pagal tričio duomenis upėse ir požeminio vandens amžiaus modeliavimas buvo atliktas vakariniame Taupo ežero baseine, Naujojoje Zelandijoje (Gusyev et al. 2013). Norėdami geriau suprasti HTO srautą iš paviršinio vandens į orą buvo atliktas modeliavimas tričio srauto iš vandens sistemos į atmosferą (Marang et al. 2011). Požeminio vandens iškrovos į upę modeliavimas, remiantis radono masės balansu, paremtu tričio duomenimis buvo atliktas Elbės upėje, Vokietijoje (Schubert et. al 2020). Akivaizdu, kad vandens sistemų apibūdinimas yra svarbus klausimas, kuris aktualus kaip statant naujas atomines elektrines ir nutraukiant senųjų AE eksploatavimą. Transporto modeliai realizuoja matematinį radionuklidų judėjimo tam tikrame aplinkos komponente (ore, paviršiniame vandenyje, požeminiame vandenyje, biotoje) aprašymą, kurių tikslas prognozuoti radionuklidų koncentraciją tam tikrame aplinkos komponente. Lietuvoje vandens sistemų tyrimai taikant modeliavimo priemones atliekami dažniausia požeminio vandens atžvilgiu. Daug darbų buvo skirta poveikio aplinkai vertinimui susijusiu Ignalinos AE veika atliekant aplinkos, požeminio vandens ir paviršinio vandens izotopinius tyrimus (Jakimavičiūtė-Maselienė et al. 2012; Vaitkevičienė et al. 2013; Mažeika et al. 2013; Jefanova et al. 2018;). Nemažai darbų skirta Baltijos artezinio baseino požeminio vandens formavimosi ypatumams nagrinėti (Vaikmäe et al., 2001; Cheban, 1966; Mokrik and Vaikmäe, 1988, Mokrtik et al. 2014; Mokrik and Samalavičius, 2021). Tyrimai apima įvairius aspektus paleohidrogeologija, kilmės klausimus ir formavimosi scenarijus. Labai svarbu eksperimentiniais ir modeliavimo metodais nagrinėti ir suprasti branduolinių objektų aplinkoje vykstančius pernašos procesus. Dėl tričio judrumo hidrologiniame cikle ir gerai žinomos koncentracijos atmosferoje, labai svarbu atlikti tričio matavimus vandens telkiniuose, esančiuose aplink branduolinius objektus, ir panaudoti duomenis aplinkos kokybei ir rizikos vertinimui.

Grafeno ir geležies pagrindu pagaminti nanokompozitai, dėl jų funkcinių ir magnetinių savybių bei pritaikomumo biotechnologijų ir nanomedicinos srityse, yra daugiausiai mokslinio ir ekonominio susidomėjimo sulaukusios tokio tipo nanodalelės. Pastaraisiais metais daug dėmesio skiriama funkcionalizuotų magnetinių adsorbentų panaudojimui vandens valymo procesuose, juos derinant su magnetinio atskyrimo metodais. Atsižvelgiant į tai, kad nanomedžiagų gamybos ir naudojimo apimtys ateityje tik augs, o šių medžiagų teisinis reglamentavimas gamybos ir atliekų tvarkymo srityje dar neįgyvendintas, tyrimai apimantys šių nanodalelių poveikį vandens organizmams kintančios aplinkos kontekste įgyja didžiulę svarbą.
Magnetinės nanodalelės turi magnetinį momentą, o tai reiškia, kad jos gali generuoti magnetinį lauką arba reaguoti į išorinį magnetinį lauką. Pagrindiniai (elektro)magnetino lauko šaltiniai yra atsinaujinančią energiją gaminančios vėjo jėgainės bei su ja susijusi infrastruktūra. Atsinaujinančių energijos išteklių plėtra intensyviai vykdoma tiek pasauliniu mastu, tiek ir Lietuvoje. Planuojama, kad 2028 m. Lietuvos teritoriniuose vandenyse Baltijos jūroje turėtų veikti 700 MW galios vėjo elektrinių parkas, tačiau mokslinių duomenų apie (elektro)magnetino lauko poveikį jūrinių ekosistemų organizmams vis dar stinga.
Tyrimai apims specifinių grafeno ir geležies nanodalelių bei jų nanokompozitų sintezės, modifikavimo, charakterizavimo aspektus, tiriant šių medžiagų morfologiją ir funkcines savybes. Bus tiriamas šių nanomedžiagų toksinis poveikis žuvims ir vėžiagyviams skirtinguose jų biologinio organizuotumo lygmenyse, siekiant nustatyti nanodalelių poveikio organizmų funkcinėms sistemoms dėsningumus, organizmo biocheminių ir elgsenos reakcijų ypatumus bei galimus toksiškumo mechanizmus. Palyginamuoju aspektu bus atlikti antropogeninės kilmės (elektro)magnetinio lauko poveikio vandens organizmams tyrimai, taikant kompleksinius biologinio atsako rodiklius ir biožymenis. Siekiant kuo labiau atspindėti multifunkcinės aplinkos įtaką nanodalelių biologiniam prieinamumui bei toksiškumui, bus nagrinėjami nanodalelių toksiškumo dėsningumai (elektro)magnetinio lauko ir cheminio streso sąveikoje. Tyrimai gali tapti pagrindu prognozuojant potencialiai pavojingas šių nanomedžiagų koncentracijas aplinkoje bei sąveiką su fizikiniais stresoriais, galinčiais sąlygoti kompleksinius biologinius efektus kintančios aplinkos kontekste.

Laboulbenialiniai grybai (Laboulbeniales, Ascomycota, Fungi) – tai mikroskopiniai paviršiniai nariuotakojų parazitai, daugiausia aptinkami ant vabzdžių. Laboulbeniales yra gana stipriai specializuotą su vabzdžiais susijusių grybų grupė – aprašyta  145 gentys ir apie 3000 rūšių (Thaxter, 1926; 1931, Tavares, 1985 ir kt.), tačiau dabartiniais skaičiavimais, yra mažiausiai 40 000 rūšių, kurios dar laukia aprašymo (Haelewaters et al., 2020; Kirk, 2019; Weir & Hammond, 1997). Laboulbeniales eilies grybų poveikis jų vabzdžiams šeimininkams nėra iki galo išaiškintas, o jų ekologijos ir biologijos tyrimų vis dar yra labai mažai (Haelewaters et al., 2021). Tik nedaugelėje šalių yra vykdomi moksliniai tyrimai ir nedaug mikologų pasaulyje specializuojasi Laboulbeniales tyrimuose, tačiau dėl šios grybų grupės įvairovės ir unikalumo ji neabejotinai yra naujos taksonominės ir ekologinės informacijos šaltinis. Laboulbeniales taksonominiai požymiai grindžiami vaisiakūnio, t. y. matomos grybo dalies už šeimininko ribų, sandara. Grybo prisitvirtinimas per haustorijas ir plitimas šeimininko viduje iš esmės lieka nežinomas, nustatyta tik, kad kai kurios Laboulbeniales rūšys yra ektoparazitai ir turi haustorialinę struktūrą, kuri įsiskverbia į šeimininko kutikulą, o kitos yra ektobiontai ir tik tvirtai prisitvirtina prie šeimininko kutikulės, tačiau jos neįsiskverbia ir neaišku kokias maisto medžiagas naudoja savo augimui ( Reboleira et al., 2021). Pirmas didelis iš išsamus darbas apie Laboulbeniales eiles grybus, kurio rezultate buvo išleista 6 tomų monografija buvo padarytas Š. ir P. Amerikose Rolando Thaxterio (Thaxter, 1926-1932). Tarp Europos šalių išsamesni Laboulbenialinių grybų tyrimai buvo daryti Italijoje(Rossi,1978; 1979), Ispanijoje (Santamaria, 2020;2001), Lenkijoje (Majewski, 1994; 2008). Pirmi tyrimai kaimyninėje Latvijoje (Briedis, 1932) ir pas mus Lietuvoje buvo daryti beveik prieš 100 metų (Siemaszko ir Siemaszko, 1928; 1932). Latvijoje per paskutinius dešimtmečius keletą naujų rūšių surado, aprašė ir paskelbė belgų entomologas De Kesel (2006). Ši įdomi ekologinių požiūrių grybų grupė Lietuvoje praktiškai netirta ir duomenų apie Laboulbenialinių grybų įvairovę, paplitimą ir ekologiją yra labai mažai, buvo paskelbti du straipsniai (Markovskaja, 2000; 2006). Biologinės įvairovės tyrimai neabejotinai bus susiję su taksonominiais tyrimais, nes yra didelė tikimybė, kad bus aptiktos naujos mokslui rūšys. Mokslininkai tyrinėjantys dabar Laboulbenialinius grybus Belgijoje, Ispanijoje, Italijoje daugiau užsiima įvairovės, ekologijos ir taksonomijos tyrimais ir palaiko glaudžius ryšius, organizuoja bendras ekspedicijas bei priima stažuotojus. Tokio tarptautinio bendradarbiavimo pasėkoje pasirodė keletas straipsnių apie Laboulbeniales iš Bulgarijos, Vengrijos, Čekijos, Slovakijos ir kitų šalių (Pfliegler  et al., 2016; Rossi et al., 2019; Rossi & Santamaria, 2020).

Disertacijos tematikoje numatomi moksliniai tyrimai

  Lauko tyrimai: medžiagos rinkimas (nariuotakojų vabzdžių) įvairiuose Lietuvos regionuose ir buveinėse. Laboratoriniai tyrimai: infekuotų pavyzdžių atranka naudojant stereomikroskopą, grybų nuėmimas nuo vabzdžio ir pastovių preparatų gamyba, vabzdžių bei grybų identifikavimas panaudojus šviesinės mikroskopijos metodą.

Patikrinimas jau esamų entomonoginių kolekcijų VU, GTC, Tado Ivanausko zoologijos muziejuje Kaune bei gintaro kolekcijų su vabzdžių inkliuzais siekiant surasti infekuotų vabzdžių pavyzdžius su Laboulbenialiniais grybais. Glaudus bendradarbiavimas ir konsultacijos su entomologais Lietuvoje ir užsienyje. Stažuotė užsienyje pas viena iš geriausių Laboulbenialinių grybų specialistą (W. Rossi / S. Santamaria arba kt.)

Dauguma šios grupės grybai yra siauros specializacijos ir per ilga koevoliucijos procesą prisitaiko parazituoti ant tam tikros rūšies arba genties vabzdžių. Teisingas Laboulbenialinių grybų identifikavimas pirmiausia priklauso nuo teisingo šeimininko identifikavimo. Vabzdžių identifikavimui bus reikalingos entomologinės žinios, kurias reikės gilinti.

Surinktos medžiagos taksonominė ir ekologinė analizė, vabzdžių paplitimo ir specifiškumo šeimininkams nustatymas, šeimininko ir parazito trofinio ryšio išaiškinimas. Molekulinių metodų taikymas naujų rūšių ir morfologiškai panašių rūšių identifikavimui, filogenetinė analizė. Taksonominių ir ekologinių straipsnių rengimas ir publikavimas. Iliustruoto konspekto su rūšių aprašymais parengimas.

Dirvožemis – vienas vertingiausių gamtos išteklių, sudarytas iš mineralinių dalelių, organinių medžiagų, vandens, oro ir gyvųjų organizmų. Kiekvienais metais išaiškinama vis daugiau ir daugiau dirvožemio atliekamų funkcijų, be to dirvožemis aktyviai dalyvauja palaikant gruntinių, paviršinių vandenų ir atmosferos kokybę. Ypač daug mikroskopinių grybų aptinkama miškų dirvožemyje. Miško dirvožemis yra pagrindinis mikroorganizmų rezervuaras turintis didelę įtaką organinės anglies kaupimuisi, dirvožemio struktūrai, derlingumui, produktyvumui ir augalų augimui. Pagrindinė mikroskopinių grybų funkcija dirvožemyje yra aktyvus organinių medžiagų ardymas. Grybai geba sintetinti ir į aplinką išskirti daug hidrolitinių fermentų ardančių, bet kokias organines medžiagas, be to išskirdami organines rūgštis, tirpdo sunkiai augalams prieinamus fosfatus taip pagerindami augalų mitybą. Bus tiriama Rytų ir Pietryčių Lietuvos miškų viršutinio mineralinio dirvožemio sluoksnio mikroskopiniai grybai, jų įvairovė, biologiniai savitumai bei biodestrukcinės savybės. Mikroskopiniai grybai iš dirvožemio bus išskiriami klasikiniais mikrobiologiniais metodais, identifikuojami fenotipiniais ir molekuliniais metodais, nustatomas jų gausumas, paplitimas, tiriamos jų įvairios fermentinės savybės. Bus siekiama gauti naujų žinių apie mikroskopinių grybų vidurūšinę ir tarprūšinę įvairovę Rytų ir Pietryčių Lietuvos dirvožemių viršutiniame sluoksnyje. Naujomis ir vertingomis mikroskopinių grybų rūšimis/padermėmis bus papildyta Biodestruktorių tyrimo laboratorijos Mikroorganizmų kolekcija.

Ponto-Kaspijos regionas (Juodosios, Azovo ir Kaspijos jūrų žemutiniai baseinai) laikomas evoliucijos lopšiu, kuriame susiformavo neįprasta vandens fauna, itin prisitaikiusi prie žymių druskingumo svyravimų. Nemažai šių adaptyvių vėžiagyvių, žuvų, moliuskų ir žieduotųjų kirmėlių rūšių per pastarąjį amžių Šiaurės pusrutulio vidaus vandenyse išplito kaip invazinės, sukeldamos lokalius vietinių rūšių išnykimus bei ekologinių bendrijų persitvarkymus. Didžiausią invazinių Ponto-Kaspijos rūšių dalį sudaro vėžiagyviai šoniplaukos. Nepaisant žinomų jų neigiamų poveikių ir su kliamto šiltėjimu vis augančios grėsmės, šių invazijų sėkmę lemiantys veiksniai iki šiol nėra iki galo suprasti, nors ir manoma, kad tarp tam svarbių rūšių savybių gali būti didesnis vislumas ir agresyvumas. Taip pat nėra žinoma, ar svetimkraštės rūšys užimą tokią pačią ekologinę nišą kaip vietinės – jeigu taip nėra, tai vietinių rūšių pakeitimas invazinėmis gali turėti reikšmingų pasekmių su atgarsiais visai ekosistemai. Pagrindinis siūlomos tematikos tikslas yra palyginti vietines ir invazines Ponto-Kaspijos šoniplaukas, aptinkamas Lietuvos vidaus vandenyse, atliekant daugiadisciplininį tyrimą – siejant laboratorinių eksperimentų ir lauko tyrimų rezultatus su funkcinės morfologija. Ypač būtų gilinamasi į tai, (1) kaip šoniplaukų morfologija (kūno forma, dydis, galūnių ilgis ir kt.) yra susijusi su pasirenkama buveine, (2) kaip ji veikia tarprūšinių agonistinių sąveikų rezultatus bei (3) žuvų plėšravimo šiais vėžiagyviais galimybes; taip pat tiriant morfologiją būtų tikrinama, (4) ar invazinės rūšys gali lemti santykinai greitus vietinių rūšių adaptacinius pokyčius. Tyrimų rezultatai reikšmingai pagilintų mūsų supratimą tiek apie vietinių, tiek apie svetimkraščių rūšių užimamas ekologines nišas, taip pat padėtų prognozuoti invazinių rūšių, kurių atplitimas dar tik gresia ateityje, poveikius.

Lietuvos teritorijai būdingi dviejų tipų miškų biomai – nemoraliniai plačialapių ir mišrūs miškai ir borealiniai miškai, kurių riba sąlyginai brėžiama pagal Carpinus betulus paplitimo pakraštį. Taigi Lietuvos geografinė padėtis lemia, kad krašto augalijai yra būdingi pereinamieji požymiai – kartu aptinkami įvairių ir ne visada aiškiai ekologiškai ar fitogeografiškai susijusių rūšių deriniai. Be to, miškų bendrijų įvairovę ypatingai formuoja žmogaus veikla. Tradiciškai augalijos duomenys buvo renkami taip vadinamose tipiškose bendrijose, aplenkiant pažeistas ir sutrikdytas bendrijas. Todėl tokiu būdu surinktų duomenų apibendrinimas ne visada atspindi realią augalijos būklę. Šiuo tyrimu būtų siekiama iš naujo įvertinti miškų augalijos būklę ir jos pokytį per paskutiniuosius kelis dešimtmečius: nustatyti, kokius bendrijų pokyčius galėjo lemti (1) geografiniai veiksniai, (2) su miškų naudojimu susijusi žmogaus veikla , o kurie buvo nulemti (3) kintančio klimato. Duomenys būtų renkami transektose, atspindinčiose naudojimo, biogeografinius ir klimatinius gradientus. Augalijos aprašymų vietos būtų parenkamos pagal istorinius duomenis, sukauptus Lietuvos augalijos duomenų bazėje (EU-LT-001). Tokios žinios esmingai prisidėtų prie naujo Europos augalijos įvertinimo, kuriuo siekiama atskirti ilgalaikius ir atsitiktinius augalijos dinamikos dėsningumus, moksliškai pagrįsti žemyno gamtos atkūrimo strategijos praktinio atkūrimo būdus.

Disertacijos tematika grindžiama naujų svetimžemių ir Europoje plintančių Otiorhynchus sp. (Coleoptera, Curculionidae) rūšių tyrimu. Šie vabalai polifagai kenkia daugeliui krūmų, medžių, dekoratyviniams ir sodo augalams, bei gali padaryti daug žalos raudonosioms avietėms bei braškėms. Kenkėjai pažeidžia tiek požemines, tiek antžemines augalo dalis: lervos minta šaknimis, o suaugėliai – lapais. Kadangi įprastinių pesticidų naudojimas bei jų kiekio didinimas kenkia tiek aplinkai, tiek žmogui, yra būtinos kenkėjų stebėsenos bei aplinkai draugiškos kontrolės priemonės, kurios šiai dienai vis dar nėra išplėtotos. Joms parengti bus atliekami vabzdžio kenkėjo chemoekologiniai ir genetiniai tyrimai. Bus registruojamos vabzdžių uoslės ir elgsenos reakcijos į mitybinių augalų bei vabzdžių išskiriamus lakiuosius junginius, bus nustatyti elektrofiziologiškai aktyvūs tiriamoms Otiorhynchus sp. rūšims junginiai. Laboratorinių tyrimų metu bus atrinkti augalų (kairomonai) ir vabzdžių (feromonai) išskiriami, tiriamoms rūšims patrauklūs junginiai. Minėti junginiai bus tiriami ir lauko sąlygomis, bei bus sukurtos rekomendacijos apie veiksmingiausio mišinio naudojimą vabzdžių gaudyklėse stebėsenos ar kontrolės tikslais. Bus tiriama šių kenkėjų genetinė įvairovė, padėsianti įvertinti svetimžemių Otiorhynchus sp. rūšių plitimo į Lietuvą kelius.

Natūralios augalų bendrijos miškuose, pievose ir pelkėse teikia priebėgą įvairioms rūšims, užtikriną jų ekologinius poreikius ir gali palaikyti rūšių populiacijas stabilias, todėl šios bendrijos yra esminės saugant hemiborealinio regiono biologinę įvairovę. Tačiau didėjanti pasaulinė žmonių populiacija ir klimato kaita nulėmė žemės ūkyje naudojamų plotų didėjimą, todėl dalis bendrijų buvo sunaikinta, kitos – suskaidytos į fragmentus. Yra atliktų skaičiavimų, kad pasauliniu mastu net 90 % nukirstų miškų verčiama į dirbamos žemės plotus. Lietuvoje ariama žemė užima apie 46 %, kai kuriuose rajonuose žemės ūkio naudmenos sudaro daugiau kaip 75 % visos teritorijos. Žemės ūkio kraštovaizdyje išliko tik žmogaus įveisti ar apleistų vietų pionieriai miško ploteliai, pirmųjų sukcesinių stadijų drėgni krūmynai pažemėjimuose ar sausų krūmynų juostos šlaituose.

Ar šios sutrikdytos bendrijos gali prisidėti prie biologinės įvairovės stabilumo užtikrinimo žemės ūkio veiklos nualintame kraštovaizdyje? Tradiciniais augalijos tyrimų metodais surinktų aprašymų analizė negali vienareikšmiškai atsakyti į šį klausimą. Todėl rengiant disertacinį bus vykdomi lauko tyrimai ir renkama medžiaga. Duomenys bus renkami po visą šalies teritoriją išdėstytuose, maždaug 100 km² dydžio tyrimo plotuose, atspindinčiuose gamtines sąlygas ir antropogeninio įsavinimo skirtumus. Augalijos aprašymai atliekami miškuose ir krūmynų bendrijose, papildomai surenkami duomenys atspindintys geografinius, klimatinius ir ekologinius bendrijų ypatumus.

Tyrimų metu gauti rezultatai esmingai prisidėtų prie pilnesnio Europos augalijos įvertinimo, kartu įvertintų geros agrarinės ir aplinkosaugos būklės standartuose numatytų ekoschemų efektyvumą saugant biologinę įvairovę.

Pastaraisiais dešimtmečiais antropogeninis poveikis gėlo vandens ekosistemoms didėja. Labai ženklią tokio poveikio dalį sudaro tarša toksiniais junginiais ir maistinėmis medžiagomis. Ilgainiui dėl taršos gali sumažėti biologinė ivairovė, sutrikdomi arba net negrįžtamai prarandami natūralus ekosistemų savireguliacijos mechanizmai, sugriaunama per įlgą laiką nusistovėjusi sudėtinga pusiausvyra, sukeliami pokyčiai įvairiuose biologinės organizacijos lygiuose. Labai dažnai itin didelį ilgalaikį antropogeninį poveikį patiria maži miesto ežerai. Tuo pat metu šie vandens telkiniai yra intensyviai naudojami visuomeniniams poreikiams bei teikia daugybę itin svarbių ekosisteminių paslaugų. Tyrimų atliktų mažuosiuose miestų ežeruose trūksta, kadangi, vadovaujantis Bendrąja vandens politikos direktyva (2000/60/EC) valstybinis monitoringas atliekamas ežeruose, kurie yra didesni nei 50 ha. Disertacijos tyrimais bus siekiama įvertinti mažųjų miesto ežerų ekologinę būklę; nustatant pavojingų teršalų koncentracijas nuosėdose ir biotoje, žydėjimus sukeliančius melsvadumblius ir jų toksinus, tiriant bioindikatoriniuose organizmuose geno-, citotoksiškumo ir biocheminius parametrus. Nuo taršos šaltinių nutolusiuose ežeruose, kurie, remiantis cheminės analizės rezultatais vertinami kaip santikinai švarus, bus nustatomi tirtų parametrų foniniai lygiai. Laboratorinėmis salygomis bus vertinamas vandens žydėjimo metu išsiskiriančių toksinų poveikis. Atliekant aktyvaus monitoringo in situ eksperimentus, bioindikatoriniai organizmai bus perkeliami į didelio masto ilgalaikės taršos veikiamus ežerus, taip bus siekiama įvertinti vietinių organizmų prisitaikymo prie taršos lygį, bei leistų nustatyti tirtų biožymenų tikrąsias reikšmes. Šios disertacijos tyrimai turėtų inicijuoti reikšmingus pokyčius mažųjų miesto ežerų monitoringo, saugojimo ir tvarkymo srityse.

Tarša mikroplastiku (MP) kelia vis didesnį susirūpinimą ir šiuo metu yra viena iš svarbiausių mokslinių problemų ekologijos ir aplinkosaugos srityje. Ankstesni tyrimai atskleidė, kad MP nurijimas paplitęs tarp daugelio vandens gyvūnų rūšių, įskaitant žuvis, vėžiagyvius ir jūrų žinduolius. Į vandens organizmus patekęs MP gali sukelti daugybę toksinių efektų, įskaitant augimo slopinimą, histopatologinius pokyčius, oksidacinį stresą, medžiagų apykaitos sutrikimus, elgsenos pokyčius, uždegimines reakcijas ir kt. MP toksiškumą didina gebėjimas adsorbuoti ir pernešti kenksmingus cheminius teršalus bei patogenus, dėl ko kyla papildoma rizika vandens organizmams ir žmonėms maisto grandinėje. Šiuo metu MP toksinis poveikis jūrų ekosistemose yra plačiai tyrinėjamas. Mažiau dėmesio skiriama gėlavandeniams organizmams, todėl ekotoksikologinis MP poveikis šiose ekosistemose yra ištirtas nepakankamai. Atsižvelgiant į tai, kad gėlavandenės ekosistemos yra tiesioginiai MP rezervuarai ir pernešėjai, taip pat šioms ekosistemoms būdingas mažesnis vandens tūris bei didesnė priklausomybė nuo antropogeninės veiklos, todėl gėlųjų vandenų biota susiduria su didesnė MP poveikio rizika. Disertacijos tyrimų metu bus atliekami eksperimentiniai įvairių polimerų mikroplastiko, nanoplastiko bei padangų nusidėvėjimo dalelių, kaip vieno iš pagrindinių aplinkos taršos mikroplastiku šaltinių, toksiškumo lašišinėms žuvims tyrimai. Eksperimentiniai MP tyrimai apims ekotoksikologinio poveikio žuvims vertinimą tiek per mitybą tiek vandens terpėje. Bus atliekami citogenetinių, biocheminių, hematologinių ir biologinių rodiklių tyrimai, siekiant įvertinti MP toksinį potencialą lašišinėms žuvims įvairiose jų vystymosi stadijose bei prognozuoti toksinio poveikio mechanizmus. Gauti rezultatai bus naudingi rengiant ar koreguojant dabartines kompleksinių stresorių poveikio ir rizikos aplinkai vertinimo gaires, gali prisidėti prie vandens taršos poveikio ekosistemoms stebėsenos programų tobulinimo. Tyrimai gali paskatinti biologiniocheminio monitoringo integraciją, kas leistų geriau suprasti priežasties ir pasekmės ryšius tarp aplinkos taršos (kaip priežastinio veiksnio) ir biologinės įvairovės bei ekologinės būklės pokyčių vandens ekosistemose. Tyrimai suteiktų pagrindą naujų kriterijų taikymui, praktinių rekomendacijų MP biologinio poveikio vertinimo parengimui bei prisidėtų prie metodologinės pažangos vertinant vandens ekosistemų būklę.

Tyrimo tikslas yra ištirti šeimininko – parazito sąveikų pokyčius laukinių žinduolių populiacijose antropogeninio poveikio kontekste.

Tyrimo objektas – žinduoliai ir jų parazitai. Šio darbo metu bus ištirta įvairių žinduolių sistematinių grupių rūšių parazitų įvairovė, nustatyti pagrindiniai veiksniai formuojantys parazitų bendrijas skirtingai žmogaus veiklos paveiktose ekosistemose. Tyrimo metu bus tiriami ir potencialiai žmogui bei naminiams gyvūnams pavojingų zoonozių sukėlėjai skirtingose ekosistemose, vertinamos šių zoonozių grėsmės.
Tyrimų metu bus siekiama išsiaiškinti kokie pokyčiai vyksta šeimininkų ir jų parazitų bendrijose žmogaus veiklos pasėkoje.
Gauti rezultatai leis įvertinti kaip dėl žmogaus veiklos kintanti aplinka veikia žinduolių ir jų parazitų bendrijas. Tyrimo metu bus įvertintos galimos zoonozių sukėlėjų grėsmės. Taip pat bus atlikta žinduolių ir jų parazitų bendrijų tyrimų rezultatų pritaikymo ekosistemų būklės įvertinimui analizė.

Vėžiagyviai šoniplaukos užima kertinę makrobestuburių bendrijų ir bentofagių žuvų mitybos raciono dalį ežeruose. Vykstant globaliai kaitai, vietines rūšis daug kur išstumia invazinės Ponto-Kaspijos regiono (Juodosios-Kaspijos jūrų žemutinių baseinų) kilmės šoniplaukos. Lietuvos ežeruose plačiausiai išplito tikslingai introdukuotos svetimkraštės šoniplaukos, tačiau netrukus ir šioms teks konkuruoti su savaime atplitusiomis agresyviomis kraštietėmis. Temperatūra ir ištirpusio deguonies kiekis tirtini kaip pagrindiniai veiksniai, lemiantys šoniplaukų rūšių tarpusavio konkurencingumą ir tikėtiną šoniplaukų sąrankų kaitą šylant klimatui bei didėjant ežerų produktyvumui. Savo ruožtu šoniplaukų rūšys skiriasi polinkiu misti augalų nuokritomis, siūliniais dumbliais, smulkia organika ar nedideliais gyvūnais. Tokiu būdu jų sąrankų kaita gali lemti reikšmingus ežerų funkcionavimo pokyčius. Darbo tikslas – ištirti regiono ežeruose paplitusių ir plintančių vietinių bei invazinių šoniplaukų rūšių tarpusavio konkurencingumą, mitybos polinkius ir potencialius poveikius ežerų funkcijoms šylančio klimato sąlygomis. Atliekant lauko ir laboratorinius tyrimus, numatoma tirti temperatūros įtaką šoniplaukų rūšių deguonies suvartojimui (1) ir sugyvenimui (2), jų mitybos polinkius (3) ir jų sąrankų įtaką makrobestuburių bendrijų funkcinei struktūrai bei bendrai nuokritų perdirbimo funkcijai (4). Rezultatai reikšmingai papildys ekologines žinias apie Europoje plintančias invazines šoniplaukas, padės prognozuoti ežerų šoniplaukų sąrankų kaitą bei su ja sietinus ekosistemų pokyčius.