http://dspace.tnpu.edu.ua/handle/123456789/42 2026-05-11T11:38:54Z 2026-05-11T11:38:54Z Щур, І. В. Грицак, Людмила Русланівна Колісник, Христина Михайлівна Бойко, Д. А. Дробик, Надія Михайлівна http://dspace.tnpu.edu.ua/handle/123456789/40684 2026-04-30T12:46:00Z 2025-01-01T00:00:00Z

Назва: Стратегії адаптації рослин до кліматичних змін: організмовий, популяційний та екосистемний рівні Автори: Щур, І. В.; Грицак, Людмила Русланівна; Колісник, Христина Михайлівна; Бойко, Д. А.; Дробик, Надія Михайлівна Короткий огляд (реферат): У статті узагальнено сучасні підходи до вивчення стратегій адаптації рослин до кліматичних змін на організмовому, популяційному та екосистемному рівнях. Показано, що підвищення температури, зміна режимів опадів та зростання концентрації CO₂ є ключовими чинниками, які визначають трансформацію екофізіологічних процесів у рослин і впливають на структуру та функціонування екосистем. Проаналізовано роль фізіологічних механізмів адаптації, зокрема фотосинтезу, транспірації, продихової та мезофільної провідності, а також функціонування ферменту Rubisco у формуванні стійкості рослин до температурних і водних стресів. Встановлено, що рослини C3- та C4-типів демонструють різні адаптивні стратегії, зумовлені особливостями їхнього фотосинтетичного апарату. Значну увагу приділено фенотиповій пластичності як одному з провідних механізмів короткострокової адаптації, а також ролі генетичної варіативності, епігенетичних змін і потоку генів у забезпеченні довготривалої стійкості популяцій. Показано, що традиційні підходи, засновані на аналізі морфологічних ознак, мають обмеження у прогнозуванні реакцій рослин на кліматичні зміни. Обґрунтовано необхідність інтеграції морфологічних та еколого-фізіологічних показників для повнішого розуміння механізмів адаптації. Наведено результати досліджень альпійських рослин, які демонструють, що водний режим є визначальним фактором змін у структурі рослинних угруповань. Окрему увагу приділено ролі біотичних взаємодій у формуванні адаптивних відповідей рослин. Зміна клімату впливає на взаємодію рослин із фітофагами, запилювачами та симбіотичними організмами, що може призводити до порушення коеволюційних зв’язків, зміни напрямів природного добору та зниження репродуктивного успіху видів. Зроблено висновок, що адаптація рослин до кліматичних змін є складним багатофакторним процесом, який визначається взаємодією фізіологічних, генетичних і екологічних механізмів. Комплексне врахування цих процесів є необхідною умовою для прогнозування динаміки екосистем та розроблення ефективних стратегій збереження біорізноманіття в умовах глобальних змін довкілля.; The article summarizes current approaches to studying plant adaptation strategies to climate change at the organismal, population, and ecosystem levels. It is shown that rising temperatures, altered precipitation patterns, and increasing atmospheric CO₂ concentrations are key drivers shaping eco physiological processes in plants and influencing ecosystem structure and functioning. The role of physiological mechanisms of adaptation is analyzed, including photosynthesis, transpiration, stomatal and mesophyll conductance, and the functioning of the enzyme Rubisco in determining plant tolerance to thermal and water stress. It is demonstrated that C3 and C4 plants exhibit different adaptive strategies due to the specific features of their photosynthetic systems. Special attention is paid to phenotypic plasticity as a major mechanism of short-term adaptation, as well as to the role of genetic variability, epigenetic regulation, and gene flow in ensuring long-term population resilience. It is emphasized that traditional approaches based solely on morphological traits have limitations in predicting plant responses to climate change, as they do not fully capture the underlying physiological mechanisms. Therefore, the integration of morphological and eco-physiological traits is justified as a more robust framework for understanding plant adaptive responses. Evidence from studies on alpine plant species indicates that water availability is often a more critical factor than temperature in determining changes in plant community structure. Particular attention is given to the role of biotic interactions in shaping plant responses to climate change. Alterations in interactions between plants and herbivores, pollinators, and symbiotic organisms may disrupt co-evolutionary relationships, shift selective pressures, and reduce reproductive success. It is concluded that plant adaptation to climate change is a complex, multifactorial process driven by the interaction of physiological, genetic, and ecological mechanisms. A comprehensive understanding of these processes is essential for improving predictions of ecosystem dynamics and for developing effective strategies for biodiversity conservation under global environmental change.

2025-01-01T00:00:00Z Петрушка, Б. М. Іваніцький, Б. О. Петрушка, С. Б. Хоменчук, Володимир Олександрович Курант, Володимир Зіновійович http://dspace.tnpu.edu.ua/handle/123456789/40683 2026-04-30T12:30:10Z 2025-01-01T00:00:00Z

Назва: Кадмій у водних екосистемах: вміст, форми знаходження та токсичність для риб Автори: Петрушка, Б. М.; Іваніцький, Б. О.; Петрушка, С. Б.; Хоменчук, Володимир Олександрович; Курант, Володимир Зіновійович Короткий огляд (реферат): В огляді проаналізовано вміст та форми знаходження кадмію в природних водах, особливості його накопичення та токсичності для риб. Відмічено, що метал може існувати у водних екосистемах у різних формах. Відзначено, що значною мірою впливає на токсичність забруднювача присутність у воді зважених та розчинених органічних речовин. Показано, що токсична дія сполук металу обумовлюється не тільки концентрацією та формами знаходження у водному середовищі, але й фізико-хімічними показниками води та фізіологічним станом організму риб, які суттєво впливають на біодоступність та швидкість акумуляції металу.; Metals are among the most hazardous pollutants of the aquatic environment, as their technogenic migration exceeds natural levels. The significant danger posed by these toxicants to aquatic ecosystems stems from the fact that, unlike other chemicals of anthropogenic origin, metals do not decompose in natural conditions. Instead, they only change their physicochemical form within the environment. This is particularly characteristic of aquatic environments, where metal ions accumulate through leaching from soil surfaces, entering water via wastewater and industrial waste. Metals, both essential (indispensable) and non-essential (toxic), become dangerous at elevated concentrations due to their ability to bioaccumulate, undergo biomagnification, and exhibit high biological activity in aquatic organisms. The accumulation of heavy metals in the bodies of aquatic animals can negatively affect protein, lipid, and carbohydrate metabolism, as well as enzyme function and membrane permeability. These disturbances can lead to weakened health, and problems with growth and development. Cadmium is a typical toxicant. It belongs to the group of transitional, diffuse elements and is found as isomorphic impurities in many minerals. The content of cadmium in the Earth's crust, soil, and natural waters ranges from 10^-5 to 10^-6%. Within the Earth's crust, cadmium is transported by groundwater along with other chalcophile elements. Its migration in the environment depends on the chemical form of its compounds and the pH of the environment. In alkaline soils, cadmium is less mobile than in acidic soils. This review analyzes the content and forms of cadmium in natural waters, as well as its accumulation and toxicity to fish. It is noted that cadmium can exist in aquatic ecosystems in various forms. Additionally, the toxicity of cadmium is significantly influenced by the presence of suspended particles and dissolved organic compounds in water. It has been shown that the toxic effects of metal compounds depend not only on their concentration and chemical form but also on the physicochemical parameters of water and the physiological state of the fish. These factors substantially affect the bioavailability and rate of metal accumulation.

2025-01-01T00:00:00Z Гуменюк, Галина Богданівна Сокіл, Б. Б. Дух, Р. М. http://dspace.tnpu.edu.ua/handle/123456789/40682 2026-04-30T12:23:01Z 2025-01-01T00:00:00Z

Назва: Якість водних ресурсів у системі індикаторів сталого розвитку: методи моделювання та прогнозування Автори: Гуменюк, Галина Богданівна; Сокіл, Б. Б.; Дух, Р. М. Короткий огляд (реферат): У публікації розглядаються сучасні методи оцінки та управління якістю поверхневих вод з акцентом на інтеграцію сенсорних технологій та методів машинного навчання. Зростання населення, урбанізація та зміни клімату підвищують тиск на водні ресурси і роблять ефективне управління ними глобальною проблемою. У статті підкреслено, що традиційні методи моніторингу води мають обмежену ефективність через трудомісткість, високу вартість та нестачу оперативних даних. Для подолання цих обмежень пропонується використання датчиків реального часу, автоматизованих систем збору даних та сучасних методів машинного навчання. Зокрема, розглянуто застосування штучних нейронних мереж (ANN), адаптивних нейронно нечітких систем (ANFIS), регресії опорних векторів (SVR), дерев рішень, алгоритмів k найближчих сусідів та методів глибокого навчання. Гібридні моделі, що поєднують штучний інтелект із природними оптимізаційними алгоритмами, дозволяють підвищити точність прогнозування якості води та ефективність управління водними ресурсами. Особлива увага приділяється моделюванню динаміки водних систем та інтегрованим інтелектуальним системам підтримки прийняття рішень. Такі системи забезпечують оцінку впливу змін клімату, антропогенних факторів та екстремальних погодних явищ на якість води, оптимізують процеси очищення, планування та реагування на кризові ситуації, а також сприяють прозорості та підзвітності прийняття рішень. Досягнення Цілі сталого розвитку 6 «Забезпечити доступність та сталий менеджмент водних ресурсів і санітарії для всіх» є ключовим елементом глобальної стратегії забезпечення водної безпеки та сталого доступу до чистої води. Розробка адаптивних моделей та систем на основі штучного інтелекту сприяє підвищенню ефективності управління водними ресурсами та реалізації комплексного підходу до сталого розвитку.; Ensuring high water quality is a crucial aspect of sustainable development and effective environmental management. Population growth, rapid urbanization, and climate change significantly increase pressure on water resources, particularly surface waters, making their monitoring and management a global challenge. This study examines modern approaches to assessing and managing water quality, with a particular focus on integrating sensor technologies and machine learning methods. Traditional water monitoring methods often demonstrate limited effectiveness due to their labor-intensive nature, high operational costs, and lack of real-time data. To address these limitations, the use of real-time sensors, automated data collection systems, and advanced machine learning algorithms is proposed. Specifically, the application of artificial neural networks (ANN), adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS), support vector regression (SVR), decision trees, k-nearest neighbors algorithms, and deep learning techniques-including long short-term memory (LSTM), bidirectional LSTM, and gated recurrent units (GRU)-is considered. Hybrid models that combine artificial intelligence methods with nature-inspired optimization algorithms show enhanced predictive accuracy and efficiency in water quality management. Special attention is given to modeling the dynamics of surface water systems and developing integrated intelligent decision-support systems. These systems allow for assessing the impact of climate change, anthropogenic factors, and extreme weather events on water quality, while also optimizing water treatment processes, planning, and crisis response strategies. Achieving Sustainable Development Goal 6 (SDG 6)-ensuring the availability and sustainable management of water and sanitation for all-is a critical element of global water security. The development of adaptive models and artificial intelligence-based systems significantly contributes to improving the management of surface waters and preserving water resources.

2025-01-01T00:00:00Z Грицак, Людмила Русланівна Колісник, Христина Михайлівна Дробик, Надія Михайлівна http://dspace.tnpu.edu.ua/handle/123456789/40681 2026-04-30T12:22:37Z 2025-01-01T00:00:00Z

Назва: Генерація низьковуглецевої енергії в системах біологічного очищення стічних вод Автори: Грицак, Людмила Русланівна; Колісник, Христина Михайлівна; Дробик, Надія Михайлівна Короткий огляд (реферат): У статті розглянуто підходи до трансформації енергозалежних технологій очищення стічних вод у межах водно-енергетичного нексусу. Проаналізовано взаємозв’язок водного сектору з енергоспоживанням і залежність очисних споруд від викопних джерел енергії, що супроводжується викидами CO₂. Висвітлено зростання обсягів стічних вод та екологічні ризики їх недостатнього очищення, зокрема погіршення якості вод, деградацію екосистем, забруднення ґрунтів і біоакумуляцію токсичних речовин. Висвітлено енергетичний потенціал стічних вод і ефективність технологій рекуперації енергії. Проаналізовано інноваційні рішення (мембранні й анаеробні біореактори, штучні водно-болотні угіддя, мікробні паливні елементи) та їх можливості інтеграції. Зазначено, що анаеробні процеси забезпечують утворення біогазу, а біоелектрохімічні системи – вироблення електроенергії. Обґрунтовано перехід до енергоефективних і енергопозитивних систем. Узагальнено, що циркулярне управління ресурсами є ключовим для сталого розвитку та кліматичної нейтральності.; This article explores modern approaches to the transformation of energy-intensive wastewater treatment technologies within the framework of the water-energy nexus. It highlights the strong interdependence between water management systems and energy consumption, emphasizing that wastewater treatment plants remain highly reliant on fossil fuel energy sources, which significantly contribute to carbon dioxide (CO₂) emissions. The study also addresses the growing global volume of wastewater and the environmental risks associated with its insufficient treatment, including deterioration of surface and groundwater quality, degradation of aquatic ecosystems, soil contamination with toxic compounds, and the bioaccumulation of hazardous substances in food chains. Special attention is given to the energy potential of wastewater as a source of renewable energy. It is shown that the implementation of energy recovery technologies can significantly increase the efficiency of wastewater treatment plants and reduce their carbon footprint. Innovative wastewater treatment technologies, including membrane bioreactors, anaerobic bioreactors, constructed wetlands, and microbial fuel cells, are analyzed. These technologies are characterized in terms of their operational principles, benefits, limitations, and technology readiness levels as well as the potential for integration into modern water treatment systems. The findings demonstrate that integrating renewable energy systems into wastewater treatment processes can significantly reduce energy demand and carbon emissions. Moreover, such approaches enable the transition of wastewater treatment plants from energy consumers to energy-positive and potentially carbon-negative facilities. The study substantiates the importance of adopting circular economy principles in the water sector, promoting resource recovery, energy efficiency, and sustainable environmental management. Overall, the implementation of advanced treatment technologies and integrated energy solutions is identified as a key pathway toward achieving climate neutrality and sustainable development goals in the context of increasing environmental challenges.

2025-01-01T00:00:00Z