Výzkumné skupiny
Algologická a mikrobiologická skupina ve spolupráci s celou řadou pracovišť (Botanický ústav AV ČR, Ústav půdní biologie AV ČR, Mikrobiologický ústav AV ČR, Katedra biologie ekosystémů a Katedra experimentální biologie rostlin JU, Katedra ekologie a Katedra botaniky UK, atd.) pokrývá široké spektrum výzkumu, který je zaměřen na tyto hlavní problematiky:
Algologie:
- Molekulární diverzita, ekologie a biogeografie sinic a řas polárních oblastí
- Funkční vlastnosti sinic a řas polárních oblastí
- Úloha sinic a řas v jednotlivých biotopech a vztahy mezi jednotlivými složkami ekosystémů
- Biotechnologické využití sinic a řas polárních oblastí
Mikrobiologie:
- Ekologie půd a půdní mikrobiologie
- Produkce skleníkových plynů různě vyvinutých polárních půd
- Vývoj půd a vztahy mezi jednotlivými složkami půdního ekosystému
Výzkum algologické skupiny začíná popisem druhové diverzity sinic a řas studované oblasti a vybraných ukazatelů prostředí, ve kterém konkrétní společenstva žijí. Sinice a řasy jsou studovány ve všech typech terestrických biotopů, jako jsou mělké tekoucí a stagnantní mokřady, půdní krusty, ornitogenní půdy, podmáčená tundra, smáčené stěny, kryoseston sněžných polí, kryokonity na povrchu ledovců, lichenizované substráty, biotopy ovlivněné antropogenní činností či brakické pobřežní mokřady. Ekologická pozorovaní jsou zaměřená na posouzení důležitých vlastností prostředí a jejich stability v čase v dříve jmenovaných biotopech. Zahrnují jednorázová nebo kontinuální měření základních faktorů prostředí (fyzikálně-chemické parametry půdy a vody, denní průběhy teplot, záření, průhlednosti, pH, koncentrace kyslíku, konduktivita, atd.). Vybrané parametry (teplota, dostupnost vody) jsou sledovány v dlouhých časových řadách. Zároveň se hodnotí druhové složení sinic a řas a měří se jejich primární produkce.
Na základě tohoto popisu jsou vybrány vhodné populace sinic a řas k detailnímu ekologickému a ekofyziologickému studiu. Pro taxonomické určení jednotlivých druhů je využíván polyfázický přístup, kdy se kombinuje klasická mikroskopická pozorování s data získanými ze sekvencí DNA. Kmeny sinic a řas jsou uchovávány v pracovní sbírce a postupně jsou předávány do Sbírky autotrofních mikroorganismů (CCALA) Botanického ústavu AV ČR v Třeboni. Ekofyziologické vlastnosti polárních sinic a řas jsou zjišťovány pomocí terénních měření i laboratorních experimentů. Terénní experimenty na Svalbardu jsou zaměřeny na sledování fotosyntetické aktivity a fixace dusíku (nitrogenázové aktivity) kolonií sinice Nostoc sp. v experimentu s OTC i v dalších definovaných manipulačních experimentech, např. hodnocení účinků vysychání, na studium tvorby dormantních stádií sinic a řas a na studium fotochemických procesů v různých typech biotopů. Laboratorní experimenty se zaměřují na určení ekofyziologických požadavků jednotlivých druhů a detailní studium jejich reakcí na různé ekologické faktory.
V důsledku zvyšování teplot v Arktidě dochází k rozvoji využívání přírodních zdrojů v polárních oblastech a rozvoji lidských sídel. Pro snížení důsledků lidské činnosti na polární ekosystémy (např. eutrofizace vod) a zvýšení efektivity využívání místních zdrojů (př. chov ryb) bude třeba vyvinout řadu nových technologií, z nichž některé budou založeny na využívání původních mikroorganismů. Algologická skupina již provedla první testy pro výběr biotechnologicky zajímavých kmenů a otestovala možnost kultivace v nízkých teplotách.
Půdní mikrobiologové přinášejí vlastní metodické postupy ke studiu půdy. Jednak jsou sbírány půdní vzorky na chemické a mikrobiologické analýzy v souvislosti s různorodostí mikroklimatických parametrů, doby odlednění, nadmořské výšky, typu substrátu, stupně narušení vodní a větrnou erozí, stupně pokrytí vegetací cévnatých rostlin a mechorostů, stupně antropogenního ovlivnění, atd., jednak se současně zjišťuje mikrobiální diverzita a měří se výměna skleníkových plynů mezi různě vyvinutými půdami, včetně plně zapojené tundry pod hnízdišti mořských ptáků až po nově vznikající půdy po odlednění. Na základě následných analýz se posuzuje vývoj půd v závislosti na konkrétních ekologických parametrech.
Obě skupiny spolupracují při výzkumu vlivu globálních změn klimatu na polární biotopy. Od roku 2009 probíhají na několika lokalitách experimenty s otevřenými skleníčky (Open Top Chambers, OTC), kde se sleduje vliv mírného oteplení a změny vlhkosti půdy na společenstva sinic a řas a na rychlost dekompozice vybraných biotopů (podmáčená kopečková tundra a společenstvo půdních krust)
Složení skupiny: Josef Elster, Marie Šabacká, Jana Kvíderová
Naše skupina se zabývá cykly uhlíku, dusíku ve spojitosti se složením a fungováním mikrobiálních společenstev a jejich vztahy s dalšími organismy v ekosystémech jako je tundra, tajga, pevninské ledovce, jezera.
Hlavním cílem naší skupiny je:
- zlepšit odhady organického uhlíku a dusíku v kryosolích (půdy ovlivněné permafrostem) se zaměřením na euroasijskou Arktidu
- pochopit zranitelnost těchto zásob uhlíku v budoucím klimatu
- vylepšit stávající modely, aby bylo možné lépe předpovídat reakce permafrostu na budoucí klimatické podmínky
- popis fungování mikrobiálních společenstev v extrémních arktických podmínkách
Zajímá nás především, jak se působením přirozených vlivů (tání permafrostu) mění fungování těchto ekosystémů, tedy rychlosti přeměn uhlíku a živin a jejich ztráty z ekosystému, druhová a funkční diverzita půdního mikrobiálního společenstva a vztahy mezi půdou a vegetací.
Zaměřujeme se především na popis mikroorganismů jak z hlediska jejich diverzity tak i funkce. Mikrobiální společenstva zahrnují všechny tři domény života (bakterie, archae a eukaryota). Z toho vyplývá, že studium takto komplexního systému je velmi složité a představuje pro vědce nemalou výzvu. V posledních deseti letech se v půdní mikrobiologii stále více uplatňují nové genetické a molekulárně biologické techniky (PCR, sekvenování, atd.). Právě ty nám umožňují lépe popsat procesy a mikroorganismy za ně zodpovědné v složitém půdním prostředí. Umožňují studovat vzájemné komplexní interakce mezi organismy. Na tyto nové metody se zaměřuje naše laboratoř molekulární biologie.
Znalost chemického a mikrobiologického složení organické hmoty a procesů, jak je uhlík stabilizován, je nezbytná k předpovědi rozsahu a časového měřítka, v němž bude SOC remobilizován z rozmrzajícího permafrostu při změně klimatu.
Dlouhodobě spolupracujeme s ústavy Biologického centra Akademie věd ČR, a se zahraničními univerzitami v Helsinkách, Hannoveru, Vídni a v Uppsale. Tato spolupráce otevírá našim studentům možnost vycestovat na zahraniční stáž na některou ze spřátelených univerzit.
Kontaktní osoba: Jiří Bárta
Parazitologie a infekční biologie
- Studium životních cyklů motolic čeledi Opecoelidae z plžů Buccinium spp.a čeledi Gymnophalidae z mlžů Mya truncata a Hiatella arctica.
- Studium životních cyklů dalších helmintů ryb a mořských bezobratlých živočichů.
- Vyšetřování tkání a orgánů vybraných bezobratlých i obratlovčích hostitelů s cílem histologických studií parazitů ze skupin Apicomplexa, Myxozoa, Microsporidia, Ciliata a izolace amfizoických améb.
- Mapování biodiverzity litorálních biocenóz
- Střevní paraziti suchozemských savců a ptáků.
Vyšetření trusu pomocí klasických koprologickýchi metod a molekulárních analýz. Zvláštní pozornost je věnována parazitům polárních lišek (Vulpes lagopus) a ledních medvědů (Ursus maritimus), jakož i parazitům introdukovaných savců (hraboši Microtus levis a psi). - Pátrání po arbovirech a viru ptačí chřipky
Komáři Aedes nigripes (larvy a dospělé samice) a klíšťata Ixodes uriae jsou pomocí molekulárních metod vyšetřována na přítomnost arbovirů. Orofaryngeální a kloakální výtěry jakož i trus vybraných ptačích druhů jsou testovány na přítomnost virů chřipky. Protilátky proti viru ptačí chřipky byly nalezeny v sérech racků tříprstých (Rissa tridactyla).
Složení skupiny: Oleg Ditrich, Eva Myšková
Ornitologie
Ornitologická skupina má široké pole působnosti. Jejich výzkum se zaměřuje mimo jiné na:
- Evoluční ekologii
- Dopady a adaptace na změnu klimatu a lidskou činnost,
- Populační dynamiku a demografii,
- Predaci, interakci predátor-kořist,
- Migraci, behaviorální ekologii,
- Role pohlaví, páření a rodičovství,
- Významné ptačí oblasti a ochranu přírody.
Naše ornitologická skupina se zabývá především ptačí skupinou bahňáků, a je součástí projektu ÉLVONAL Shorebird Science (https://elvonalshorebirds.com/home/), který propojuje více než 40 výzkumných týmů po celém světě.
Při našem výzkumu kombinujeme data ze tří různých zdrojů - data přímo získaná naším týmem v terénu s využitím detailní metodologie a experimentálních návrhů; data shromážděná podle jednotných postupů, stejných pro více než 40 spolupracujících týmů po celém světě a data získaná z publikací a online zdrojů.
Nejprve identifikujeme klíčové klimatické změny, lidský tlak a další faktory ovlivňující míru přežití, stejně tak i globální populační trendy volně žijicích zvířat s využitím nejnovějších demografických modelů. Dále zkoumáme prostorové a časové změny v životní historii, populační dynamice a sociálním chování. To nám umožňuje sledovat historické vzorce a nedávné dopady změny klimatu a lidského tlaku na volně žijící zvířata v rychle se měnícím světě. Také klademe důraz na ochranářské důsledky našeho výzkumu - naše vědecké výstupy jsou šířeny mezi ochránce přírody, zákonodárce a širokou veřejnost v různých zemích, abychom propagovali nové specifické postupy ochrany přírody, zmírňující dopad nedávných změn životního prostředí.
Složení skupiny: Vojtěch Kubelka, Guillaume Dillenseger a Andreas Rimoldi
Foto: Vojtěch Kubelka
