Ekologijos ir aplinkotyros (N 012) mokslo kryptis

Didžioji dalis vertingų organinių išteklių šiandieną kompostuojami, nors galėtų tapti aukštos pridėtinės vertės biotechnologine žaliava. Žiedinės ekonomikos kontekste vis daugiau dėmesio skiriama vabzdžių, ypač didžiojo milčiaus (Tenebrio molitor), gebėjimui efektyviai paversti įvairius žemės ūkio ir pramonės šalutinius produktus į aukštos kokybės baltymus bei organines trąšas. Vis dėlto šio proceso efektyvumas reikšmingai priklauso nuo naudojamų substratų sudėties, kuri iki šiol nėra pakankamai ištirta. Šiame tyrime siekiama nustatyti, kokie organinių atliekų tipai ir jų mišiniai leidžia optimizuoti lervų augimą, biomasės kaupimą ir pašaro konversijos efektyvumą. Taip pat analizuojama, kaip skirtingi substratai veikia lervų išmatų cheminę sudėtį ir jų potencialą kaip tvarios organinės trąšos. Tai padeda sumažinti atliekų kiekį, mažina kenksmingų dujų išsiskyrimą ir mineralinių trąšų poreikį, prisidedant prie tvaresnio žemės ūkio.

Baltijos jūra yra viena labiausiai taršos paveiktų Europos jūrų, kurios dugne aptinkama daugiau nei 20 000 civilinių ir karo laivų nuolaužų. Apie 10 % šių nuskendusių laivų yra pavojingų cheminių medžiagų – kuro, naftos ir amunicijos likučių – šaltiniai. Praėjus daugiau nei 80 metų po Antrojo pasaulinio karo, iš irstančių laivų nuolaužų į aplinką išsiskiriantys teršalai gali kelti ilgalaikę grėsmę jūros ekosistemai, tačiau šių teršalų poveikis jūros biotai išlieka nepakankamai ištirtas. Disertacijos tikslas – in situ įvertinti nuskendusių laivų keliamą ekotoksikologinę riziką Baltijos jūros biotai. Tyrimai bus vykdomi Lenkijos, Lietuvos ir Vokietijos pakrančių zonose.

Nanomedžiagos tampa vis aktualesne aplinkosaugos problema dėl ribotų žinių apie jų elgseną, transformacijas ir lemtį vandens ekosistemose. Ypač mažai ištirtos žemės retųjų elementų turinčios nanodalelės (RŽE-ND), kurios gali būti panaudotos pažangiose technologijų srityse, tarp jų ir biomedicinoje (biožymėjimui, vaizdinimui, tikslinei vaistų pernašai, fotodinaminei terapijai), optoelektronikoje, katalizėje ir aplinkosaugos technologijose. Augant jų gamybos mastui ir taikymo galimybėms, didėja ir jų patekimo į aplinką tikimybė, todėl būtina įvertinti galimą riziką. Šiuo metu trūksta sisteminių duomenų apie tai, kaip RŽE-ND fizikocheminės savybės (dydis, paviršiaus danga, kristalinė struktūra, paviršiaus krūvis, tirpumas) siejasi su jų biologiniu poveikiu vandens organizmams.  Gauti rezultatai bus svarbūs kuriant saugesnes nanomedžiagas („safe-by-design“ principu), vertinant jų riziką vandens ekosistemoms bei užtikrinant atsakingą jų naudojimą biomedicinoje ir aplinkosaugoje.

Atsinaujinančių biologinių išteklių valdymas priklauso nuo pusiausvyros tarp jų regeneracijos ir pernelyg intensyvaus naudojimo. Šiame tyrime bus analizuojama, kaip įvairios visuomenės grupės, siekiančios išteklius saugoti arba juos naudoti neplanuojant ilgalaikės perspektyvos, veikia išteklių būklę ir valdymo stabilumą. Tam bus pritaikytas matematinis modelis, aprašantis sprendimų priėmimą esant neapibrėžtumui ir ribotam racionalumui. Remiantis realiais ekologiniais duomenimis bus sudaryti strateginio stabilumo ir rizikos žemėlapiai, pagrindžiantys biologinių išteklių apsaugos sprendimus. Tyrimas taip pat leis nustatyti, kurie veiksniai labiausiai lemia ilgalaikį išteklių naudojimo tvarumą.

Grybai atlieka svarbų vaidmenį pievų ir smėlynų buveinėse, kaip skaidytojai dalyvauja skilimo procesuose, palaiko dirvožemio struktūrą ir prisideda prie augalų mitybos per mikorizinės sąveikos procesus. Mikoriziniai santykiai tarp augalų ir grybų yra žinomi tam tikru mastu, tačiau iki šiol yra tik fragmentiškos žinios apie kitus augalų ir grybų sąveikos procesus pievų ir smėlynų buveinėse. Vis dar trūksta žinių apie tai, kaip augalų įvairovės pokyčiai veikia grybų įvairovę ir kaip grybų įvairovė veikia pievų augalų bendrijų struktūrą, stabilumą ir įvairovę. Sparčiai mažėjantys natūralūs pievų plotai visoje Europoje po mechanizuotos žemės ūkio gamybos įvedimo buvo vienas iš pagrindinių veiksnių, prisidėjusių prie biologinės įvairovės nykimo XX a. antrojoje pusėje.

Tyrimų tikslinės buveinės yra smėlynai ir pievų buveinės. Terminas „pievų grybai“ gali būti taikomas visiems pievose augantiems grybams, tačiau šiame tyrime šis terminas vartojamas makroskopiniams grybams, susijusiems su natūraliomis pievomis, kurios yra ekstensyviai ganomos arba reguliariai pjaunamos ir ilgą laiką nebuvo tręšiamos ar ariamos. Tokiose buveinėse aptinkami grybai sudaro taksonomiškai įvairią, bet ekologiškai susijusią rūšių grupę iš Clavariaceae, Hygrophoracea, Entoloma, Geoglossaceae ir Dermoloma taksonų, kitaip žinomų akronimu CHEGD, pagal taksono pirmąją raidę. Daugelis tokiose pievose augančių grybų rūšių yra retos ir įtrauktos į įvairius nacionalinius ar tarptautinius saugomų rūšių sąrašus. Dauguma jų naudojamos kaip indikatorinės rūšys, rodančios pievų natūralumą ir išskirtinę biologinę įvairovę. Į tyrimą taip pat bus įtrauktos sausoms smėlio pievoms ir smėlynų buveinėms būdingos Geastrum, Tulostoma ir Bovista genčių rūšys.

Disertacinio darbo tikslas – įvertinti pievų ir smėlynų buveinių makrogrybų įvairovę, paplitimą, ekologiją ir aplinkosauginę vertę Lietuvoje. Tikslui pasiekti bus vykdomi lauko tyrimai smėlynų ir pievų buveinėse, vykdant standartizuotą kartotiną grybų inventorizacija, integruojant identifikaciją pagal morfologinius duomenis ir DNR sekas, sudarant patikimą rūšių sąrašą bei paplitimo duomenų bazę. Bus analizuojama augalijos bendrijų ir grybų sąsaja, dirvožemio parametrų įtaka grybų paplitimui ir įvairovei. Analizuojant dirvožemio DNR mėginius ir taikant stabiliųjų izotopų analizę, bus išaiškinama trofinė grybų struktūra tiriamose bendrijose. Bus pritaikomi ir įvertinami esami indikatoriniai metodai (pagal specifinių rūšių skaičių/sudėtį per vieną ar kelis apsilankymus) skirtingose buveinėse, parengiant praktines rekomendacijas monitoringui remiantis gautais rezultatais.

Vabzdžiai atlieka įvairias funkcijas ekosistemose, o viena aktualiausių jų paslaugų antropogeniniuose kraštovaizdžiuose yra biokontrolė. Individo, rūšies populiacijos ar rūšių bendrijos biokontrolės potencialas gali skirtis priklausomai nuo organizmo vidinių bei aplinkos išorinių veiksnių. Žygiai (Carabidae) yra vieni pagrindinių biokontrolės agentų agroekosistemose. Šie vabalai aktyviai medžioja kenkėjus ir maitinasi piktžolių sėklomis dirbamuose laukuose, kur juos neišvengiamai veikia įvairių grupių pesticidai. Kaip ir per kokius mechanizmus toks neletalus pesticidų poveikis gali keisti individo ar rūšies mitybinę elgseną, o tuo pačiu ir biokontrolės potencialą, nėra žinoma. Projektas bus sudarytas iš dviejų potemių, kuriose doktorantas gilinsis į veiksnius, keičiančius individo bei bendrijų funkcionalumą. Pirmoje potemėje bus siekama atsakyti, ar ir kaip vabalo mikrobiota gali skirtis priklausomai nuo pesticidų poveikio ir ar mikrobiota gali sietis su mitybinės elgsenos skirtumais. Antroje potemėje bus tiriamos žygių funkcinės įvairovės galimos neigiamos sąsajos su antropogeniniais veiksniais ekosistemose (įskaitant pesticidų naudojimą). Darbu tikimasi atskleisti tikėtinas neigiamas sąsajas tarp funkcionalumo skirtinguose organizaciniuose lygmenyse ir pesticidų poveikio, kuris organizmo lygmenyje turėtų reikštis per poveikį žarnyno mikrobiotai.

Ekspertinės žinios apie geluoninius plėviasparnius vabzdžius, jų ekologiją, elgseną, mitybinius ryšius ir ekosistemines funkcijas, taip pat gebėjimas identifikuoti jų rūšis šiuolaikiniais metodais yra aktualus, nes:

• šie vabzdžiai teikia augalų apdulkinimo ar kenkėjų kontrolės ekosistemines paslaugas, svarbias tiek natūralioms, tiek ir žemės ūkio ekosistemoms;
• ES Žaliojo kurso programoje akcentuojamas apdulkintojų nykimas, o šalys-narės įsipareigoja vykdyti jų populiacijų būklės stebėseną, kuriai būtinas gebėjimas identifikuoti jų rūšis;
• plėviasparnių geluonies nuodų sąstatas specifiškas jų rūšims, todėl įgėlusio vabzdžio tikslus identifikavimas svarbus alergologiniu požiūriu.

Tyrimams bus pasirinktos rūšys su jau žinomu molekuliniam identifikavimui (barkodingui) naudojamo COI-5′ žymens kintamumu. Bus ištirti jų kutikulės angliavandenilių (CHC) sąstato požymiai, pagal kurį atpažįstamas partnerio konspecifiškumas, grobis, šeimininko lizdas bei kleptoparazitų lankymasis jame. Naudojant šias rūšis kaip modelį, bus tikrinamos hipotezes:

1. COI-5′ kintamumas kongruentiškas su kitų DNR žymenų bei CHC spektro politipiškumu, tad rodo slapią rūšiadarą (bus patikrinta naudojant rūšių delimitavimo algoritmus ir filogenetinius atstumus; rezultatas svarbus rūšių-antrininkių identifikavimui);
2. COI-5′ ir CHC kintamumas susijęs su ekologinėmis šeimininko – kleptoparazito sąveikomis ir chemine mimikrija (bus įvertintas skirtingų parazitoidų gebėjimas atpažinti skirtingų šeimininko mitotipų CHC; rezultatas svarbus rūšių ekologijos ir sympatrinės rūšiadaros mechanizmų supratimui);
3. COI-5′ ir CHC kintamumas sąlygotas atskirų populiacijų adaptacijos antropogeninei aplinkai (bus patikrinti skirtumai tarp populiacijų iš pusiau natūralių ir antropogeninių ekosistemų; rezultatas svarbus apdulkintojų apsaugai).

Baltasis gandras (Ciconia ciconia) yra ekologiškos, gyventi sveikos aplinkos ir tausojančio žemės ūkio indikatorius. Tai yra saugoma paukščių rūšis – įrašyta į Europos Sąjungos Paukščių direktyvos pirmąjį priedą, kuriame esančių paukščių rūšių apsaugai Europoje yra skiriamas ypatingas dėmesys. Lietuvoje perinti baltojo gandro populiacijos dalis yra bene tankiausia ir viena gausiausių visame rūšies areale. Intensyvus antropogeninis poveikis (pokyčiai žemės ūkyje, kraštovaizdžio fragmentų proporcijų pokyčiai, šlapžemių naikinimas, vėjo jėgainių ir aukštos įtampos elektros oro linijų plėtra) daro neigiamą poveikį baltiesiems gandrams perimvietėse ir migracijos kelyje. Nuo mitybinių buveinių kokybės priklauso visos populiacijos ir atskirų individų išgyvenamumas ir veisimosi kokybė. Baltasis gandras yra tolimasis migrantas. Globali klimato kaita daro įtaką paukščiams, ypač – tolimiesiems migrantams: gali kisti populiacijos gausumas, arealo ribos.

Baltųjų gandrų mitybinių buveinių tyrimai perimvietėse, sustojimo vietose migracijos metu ir žiemavietėse yra labai svarbūs nustatant priežastingumą tarp populiacinių parametrų pokyčių ir buveinių naudojimo specifikos bei antropogeninių ir natūralių veiksnių poveikio.

Bus nustatyti baltųjų gandrų mitybinių buveinių naudojimo ypatumai metiniame cikle: perimvietėse, migracijos metu ir žiemavietėse analizuojant telemetrinius duomenis, gautus sužymėjus baltuosius gandrus GPS siųstuvais (duomenys Paukščių ekologijos laboratorijoje kaupiami nuo 2016 metų). Bus nustatytas baltųjų gandrų, gausumas, erdvinis pasiskirstymas, perėjimo sėkmingumas tyrimų teritorijoje ir juos įtakoję veiksniai. Bus nustatytos baltųjų gandrų perėjimo buveinių charakteristikos. Bus nustatytas ryšys tarp mitybinių buveinių naudojimo ypatumų metiniame cikle ir populiacinių parametrų.

Lietuvoje priskaičiuojama apie pusantro tūkstančio piliakalniais įvardijamų vietų (Zabiela, 2005). Kultūros paveldo departamento prie Kultūros ministerijos duomenimis Lietuvoje šiuo metu registruota 931 piliakalnis, iš kurių valstybės saugomų objektų statusą turi 209 (Kultūros vertybių registro suvestinė, 2024). Kadangi dauguma piliakalnių, esančių konservacinės paskirties žemėje, yra prižiūrimi valstybinių parkų direkcijų, jiems neleidžiama užželti krūmais ar mišku, todėl ten formuojasi pakankamai tvarios atviros buveinės, turtingos tokiomis naudojamųjų augalų rūšimis, kaip vaistiniai ir aromatiniai augalai bei kultūrinių augalų laukiniai gentainiai. Toks būdas, kai saugant tam tikrus objektus (šiuo atveju – archeologinio paveldo objektus – piliakalnius), nepatenkančius į valstybės saugomų teritorijų tinklą, išsaugomi ir biologinės įvairovės ištekliai in situ, neseniai pripažintas tarptautiniu mastu kaip aktuali specifinė koncepcija – kitos efektyvios teritorija grįstos išsaugojimo priemonės (angl. ‘Other effective area-based conservation measures’ – OECM) (CBD, 2018). Nors naudojamosios floros tyrimai Lietuvos piliakalniuose dar yra pradinėje fazėje, tačiau jau dabar galima prognozuoti jų perspektyvumą. Planuojant tikslinių rūšių išteklių išsaugojimą konservacinėse piliakalnių teritorijose didele dalimi išvengiama interesų konfliktų, kurie būdingi miško ar žemės ūkio paskirties žemių atvejais. Be to, žymiai padidėja kai kurių tikslinių rūšių populiacijų įvairovės aprėptis.

            Vienas iš pagrindinių tikslų vykdant šią tematiką – įvertinti šalies mastu, kokios naudojamųjų augalų rūšys ir kokiomis jų išteklių/populiacijų apimtimis gali būti efektyviai išsaugotos piliakalniuose. Šie tyrimai prisidėtų prie biologinės įvairovės išsaugojimo strategijos įgyvendinimo Lietuvoje, visapusiškesnio šalies naudojamųjų augalų floros įvertinimo ir šių išteklių panaudojimo galimybių pagerinimo.

Dirvinė mėta (Mentha arvensis, Lamiaceae), paplitusi Eurazijos vidutinių platumų klimato regionuose, yra ir piktžolė, ir vaistinis augalas, iš kurios antžeminės dalies išskirtas eterinis aliejus yra įtrauktas į Europos farmakopėją (European Pharmacopoeia, 2024). Šios rūšies augalai šliaužiančiais, gausiai šakotais šakniastiebiais gali intensyviai plisti vegetatyviniu būdu arimuose kaip piktžolė ir per požeminių dalių į dirvožemį išskiriamus alelopatiškai aktyvius biocheminius junginius veikti kaimynių augalų augimą bei vystymąsi. Dėl generatyviniam dauginimuisi būdingo moteriškojo dvinamiškumo (angl. gynodioecy) ir intensyvaus vidurūšinio kryžminimosi, dirvinei mėtai būdinga ne tik didelė vidurūšinė morfologinių ir anatominių požymių įvairovė, bet ir cheminis polimorfizmas. Dirvinė mėta yra pagrindinis natūralios kilmės mentolio, plačiai naudojamo maisto, farmacijos ir kt. pramonės šakose, šaltinis. Šis junginys gali sudaryti net iki 80 % dirvinės mėtos eterinio aliejaus, tačiau žvalgomųjų ir dar neskelbtų tyrimų duomenimis Lietuvoje augančiuose šios rūšies augaluose mentolis nenustatytas. Polimorfizmui nemažos įtakos turi aplinka, kurioje augalas auga. Todėl darbo tikslas būtų ištirti dirvinės mėtos polimorfizmo sąsajas su aplinkos sąlygomis, nustatant kokie dirvinės mėtos chemotipai paplitę Lietuvoje ir kaip paplitimas priklauso nuo aplinkos. Taip pat bus siekiama nustatyti dirvinės mėtos skirtingų chemotipų alelopatines savybes.

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.

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.

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.

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.

Augantis lantanoidais legiruotų nanodalelių (LND), pasižyminčių išskirtinėmis fiziko-cheminėmis savybėmis, naudojimas įvairiose pramonės šakose ir biomedicinoje didina šių medžiagų patekimo į aplinką ir ypač vandens ekosistemas riziką. LND ir kitų metalų pagrindu sukurtų nanodalelių (ND) aglomeracija, sedimentacija, tirpimas ir kt., nustatyti laboratorinėmis sąlygomis, gali keistis joms patekus į aplinką ir tas pokytis yra sunkiai prognozuojamas. Vandens ekosistemos yra labai sudėtingos sistemos, sudarytos iš skirtingo jautrumo organizmų rūšių, tačiau tik jautriausios rūšys atspindi biotos atsaką į ND poveikį.  Nanodalelės gali kauptis maisto grandinėje, keldami grėsmę ne tik dabar egzistuojantiems vandens gyvūnams ir augalams, bet ir ateinančioms jų kartoms bei žmonių sveikatai. Teikiamos disertacijos tikslas – naudojant biologinių testų kompleksą, ištirti skirtingų trofinių lygmenų organizmų atsaką į ilgalaikį naujai sukurtų LND poveikį ir įvertinti šio poveikio įtaką būsimoms kartoms, vandens ekosistemų tvarumui bei gyvybingumui. Disertacijos vykdymo metu gauti rezultatai bus naudingi vertinant ilgalaikį LND poveikį organizmams siekiant apsaugoti ateities kartas, užtikrinant optimalią organizmų fiziologinės, imuninės ir reprodukcinės sistemų būklę. Tyrimai padės išaiškinti galimus LND poveikio būsimoms vandens organizmų (dumblių, vėžiagyvių, žuvų)  kartoms mechanizmus ir leis prognozuoti galimą ND riziką vandens ekosistemų tvarumui, esant nuolatiniam nanodalelių poveikiui. Bus siekiama nustatyti ilgalaikiam LND poveikiui jautriausius organizmus ir biomarkerius. Greta tradicinių ekotoksikologijoje naudojamų metodų bus naudojamos inovatyvios eksperimentų vykdymo, registravimo ir analizės sistemos. Pirmą kartą bus ištirtas LND transgeneracinis ir multigeneracinis poveikis jautrioms įvairaus trofinio lygmens vandens organizmų rūšims, priklausomai nuo fiziko-cheminių nanodalelių savybių, galimi tokio poveikio mechanizmai ir prognozuojama ilgalaikio jų patekimo į vandens aplinką rizika. Gauti rezultatai galėtų būti panaudoti reglamentuojant nanodalelių patekimą į aplinką.

Mielės sudaro specifinę mikroskopinių grybų grupę, kurie gali funkcionuoti ant įvairių substratų. Medicininių požiūriu svarbių mielių paplitimas žmogaus aplinkoje, biologiniai ir ekologiniai savitumai Lietuvoje mažai ištirti. Mažai yra duomenų ir apie šių mikroorganizmų sąveiką su kitais mikroorganizmais. Numatoma  iš įvairių žmogų supančios aplinkos substratų išskirti ir identifikuoti mieles. Nustatyti jų morfologinius, fiziologinius ir biocheminius savitumus. Įvertinti jų gebėjimą asimiliuoti įvairius anglies šaltinius. Ištirti šių mikroorganizmų fermentinį (ureazinį, proteolitinį, lipazinį, celiuliazinį) aktyvumą. Nustatyti gebėjimą vystytis terpėje be vitaminų, produkuoti organines rūgštis bei į krakmolą panašius junginius. Bus įvertinta išskirtų mielių tarpusavio sąveika su kitais substrato mikroorganizmais ir nustatyta įvairių abiotinių veiksnių įtaka jų augimui. Bus išaiškintos cheminės ir biologinės priemonės šių mikroorganizmų veiklai apriboti žmogų supančioje aplinkoje. Gautus tyrimų rezultatus bus galima panaudoti mielių veiklos reguliavimui bei  žmogaus gyvenamosios ir darbo aplinkos mikroklimato gerinimui.