Rozmanitost života a zdraví ekosystémů

rozmanitost života a zdraví ekosystémůZachování kvalitního životního prostředí představuje jednu ze závažných výzev, kterým čelí současná společnost. Již dnes se v některých oblastech velmi negativně projevuje nedostatek nebo pokles kvality hlavních složek ekosystémů, jako jsou půda nebo voda. Přitom pouze zdravé ekosystémy mohou být základem dobrého fungování společnosti a jsou podmínkou pro její rozvoj. Narušování přirozené rozmanitosti života – biologické diverzity – a oslabování základních funkcí ekosystémů silně zvyšují rizika existence lidské společnosti a jejího blahobytu.


Program se zabývá nepostradatelnou rolí biodiverzity na úrovni molekul, genů, druhů, společenstev a ekosystémů. Jeho náplní je i lepší poznání a pochopení mechanismů klíčových biogeochemických cyklů a toků látek a energie mezi složkami ekosystému. Náplní je také poznání koevoluce a vzájemných vztahů druhů, ekologie invazních druhů včetně vlivu na původní ekosystémy, hodnocení genetické diferenciace v populacích a poznání procesů vzniku nových druhů. Hierarchické členění biodiverzity vytváří mimořádně vhodné příležitosti k mezioborové spolupráci.


Metodicky program propojuje biologické, ekologické, geologické i společenské disciplíny s ambicí přinést originální a komplexní poznatky o biodiverzitě a jejím významu pro lidskou společnost na pozadí abiotických složek prostředí, jakož i poznatky o struktuře a funkcích suchozemských i vodních ekosystémů. Získané výsledky se uplatní v trvale udržitelných systémech ochrany rostlin, v zemědělství, lesnictví, rybářství a dalších oborech využívajících přírodní ekosystémy. Výstupem budou též teoretické a praktické přístupy k péči o životní prostředí, moderní východiska ochrany přírody a krajiny i další doporučení sledující účelné a udržitelné využívání přírodních zdrojů lidskou společností, v důsledku zajišťující kvalitní život. Významnou součástí programu bude komunikace s nejširší veřejností a výchova všech cílových skupin obyvatelstva.

 

TÉMATA:

1. Biologické sbírky, genetické banky a databáze – unikátní zdroj informací

Řešitel: prof. RNDr. Jan Zima, DrSc. (ÚBO)

Cílem tohoto výzkumného tématu je koordinace udržování  a průběžného doplňování biologických sbírek mikroorganismů, rostlin a živočichů, které představují nenahraditelný zdroj informací pro vědeckou práci i aplikované aspekty ochrany životního prostředí. Zvláštní pozornost bude věnována budování sbírky genetických vzorků volně žijících obratlovců a dalších skupin organismů. Důležitou součástí tohoto záměru je vytváření široce přístupných databází vzorků a jedinců, které umožní všestranné využití ve výzkumu a druhové ochraně. K dosažení tohoto cíle bude vytvořena a koordinována síť spolupracujících přispěvatelských organizací, pokrývající území celé České republiky. Provoz genetické banky usnadní doplnění genetického aspektu biodiverzity ve strategii ochrany přírody v ČR.

 

2. Biodiverzita v čase a prostoru – základ pro pochopení biologické rozmanitosti

Řešitel: RNDr. Petr Petřík, Ph.D. (BÚ)

Výzkum biodiverzity probíhá na různých úrovních od molekulárně-genetické až po populačně-ekosystémovou. Studujeme diverzitu virů,  mikroorganismů, fotosyntetizujících organismů, hmyzu a dalších bezobratlých a dále např. ryb. Zasáhneme i všechna významná prostředí života na Zemi včetně těch narušených člověkem. Zabýváme se jak druhy původními či dokonce endemickými, tak těmi nechtěnými, invazními. Zajímají nás mechanismy koexistence parazitů a hostitelů, predátorů a kořistí, nejen vazby v rámci jednoho druhu, ale i ty mezidruhové. Studujeme význam prostředí jako filtrů pro evoluci druhů a fylogenezi. Pohybujeme se na území České republiky, ale i např. v tropických lesích či na moři. K vyhodnocení vzorků a dat používáme metody sekvenování dědičné informace i metody světelné mikroskopie a využíváme ohromné množství historických i recentních údajů o rozšíření organismů získané observačními metodami. Zpracování a vyhodnocení takových dat se neobejde bez znalosti moderních matematických modelů populační a evoluční ekologie pracujících v čase i prostoru. Kromě základních údajů o životních cyklech a prostředí druhů, které zdaleka ještě nejsou probádané, jako je půda či mořský plankton, mohou být pro pochopení biodiverzity klíčové např. znalosti o světlosběrných mechanismech u fotosyntetizujících organismů, složité potravní sítě u půdní fauny nebo to, jak se chovají organismy ve stresu, jako jsou výkyvy teploty a vlhkosti. Dokáží se tyto organismy přizpůsobit a případně vytvořit nové evoluční linie nebo vyhynou? Získané znalosti mohou najít uplatnění v praxi (např. biologická ochrana plodin, zlepšení systému předběžné kontroly před invazními druhy, nastavení bioindikace antropogenních vlivů pomocí vybraných organismů a druhová ochrana). Ochranářská biologie může napovědět o rekonstrukci migračních cest a refugií např. nejohroženější složky našich vod – ryb či u terestrických ekosystémů zase motýlů. Zkrátka pochopení mechanismů vzniku a udržování diverzity na různých úrovních je základním předpokladem pro účinnou péči o přírodu a krajinu. Společným cílem všech těchto aktivit je poznáváním hlavních složek biodiverzity ji uchovat a zabránit dalším ztrátám ve spolupráci s uživateli krajiny, přírodních zdrojů a ekosystémových služeb.

 

3. Formování, dynamika a interakce společenstev – funkční ekosystémy pro udržitelný rozvoj

Řešitel: prof. RNDr. František Krahulec, CSc. (BÚ)

Organismy jsou živou složkou ekosystémů. Hlavní zákonitosti, které ovlivňují utváření a dlouhodobou dynamiku společenstev organismů na všech trofických i funkčních úrovních rozhodujícím způsobem formují strukturu i funkce ekosystémů. Jejich poznání je proto klíčové pro pochopení složitých procesů v ekosystémech a v důsledku i pro jejich cílené a dlouhodobé využívání. Pozornost se soustředí na nejrůznější skupiny organismů, včetně nejjednodušších virů, rostlin, hmyzu, ryb a dalších. Významným cílem je poznání zákonitostí vzniku a vývoje společenstev, interakcí mezi organismy navzájem i organismy a neživým prostředím a získání informací sloužících ke dlouhodobému uchování funkčních ekosystémů.

 

4. Koevoluce organismů (patogeny, paraziti a hostitelé)

Řešitel: RNDr. Jan Štefka, Ph.D. (BC)

Parazitické a patogenní organismy představují počtem druhů i taxonomickou rozmanitostí majoritní část globální biodiverzity. Svými silnými ekologickými vazbami, které často zahrnují komplexní životní cykly, ovlivňují fungování ekosystémů a v důsledku i evoluční či speciační procesy svých hostitelů. Studium koevolučních procesů na mnoha úrovních od makro- po mikro-evoluční události, mapování hostitelských spekter a dalších ekologických vazeb, nebo analýzy biochemických interakcí mezi hostiteli a symbionty umožňují odhalovat faktory podílející se na formování globální biodiverzity. Studium koevoluce tak zahrnuje širokou paletu experimentálních a analytických nástrojů zahrnujících mimo jiné cílené manipulace parazita, fylogenetické a populačně genetické metody, celogenomové analýzy, či studium transkripce funkčních genů. Studium koevoluce nachází kromě teoretické roviny uplatnění i v aplikované ochraně přírody, kdy genetická informace parazitů může díky vyšší mutační rychlosti pomoci při objasnění demografické historie svých hostitelů nebo při studiu původu a šíření invazních druhů.

 

5. Půdní organismy – řídící činitel procesů a ekosystémových služeb

Řešitel: RNDr. Dana Elhottová, Ph.D. (BC)

Půdní organizmy zásadním způsobem napomáhají formovat půdní prostředí, regulovat dekompozici půdní organické hmoty, modifikovat toky živin v půdě, ovlivňovat vodní i plynný režim půdy, detoxikovat půdu od škodlivých látek i ovlivňovat šíření choroboplodných mikroorganizmů a nežádoucích škůdců v půdním prostředí.  Zdravá půda je významným genofondem organizmů představujících nezbytnou součást života na naší planetě, přesto rozmanitost půdních organizmů i jejich vzájemných interakcí patří stále mezi nejméně prostudované oblasti života. Cílem výzkumu bude detailnější objasnění role půdních biot ve výše zmíněných procesech a jejich významu pro interakce nadzemní a podzemní části terestrických ekosystémů. Zvláštní pozornost bude věnována mechanismům určujícím složení společenstev půdních organismů na různých časoprostorových škálách, identifikaci ekologických, geografických fylogenetických a evolučních filtrů determinujících složení společenstev, rozvíjení technik bio-indikace antropogenních vlivů na půdní ekosystémy a predikci trendů a scénářů jejich dalšího vývoje. Aplikace získaných poznatků bude sloužit pro pochopení a rozpoznání dalších důsledků antropogenní činnosti, jako podklad pro rozumné využívání ekosystémů i pro nápravná opatření k odstranění jejich poškození.

Zapojení multidisciplinárního výzkumu by mělo kromě jiného vyústit v komplexní vyhodnocení vlivů současné intenzivní produkce, spotřeby a ekonomického vývoje společnosti na bio-diverzitu, ekosystémové služby a následně na zdraví a blahobyt společnosti a v návrhy bio-ekonomického ocenění ekosystémových služeb včetně bio-diverzity.

 

6. Biogeochemické procesy a interakce v ekosystémech – klíč k porozumění funkcí ekosystémů

Řešitel: prof. Ing. Jiří Kopáček, Ph.D. (BC)

Voda a půda jsou základními podmiňujícími faktory rozvoje lidské společnosti. Dlouhou dobu jsme je vnímali jako izolované ekosystémy, žijící vlastním životem. Jedná se však o vzájemně propojený systém, v němž jedna složka ovlivňuje druhou. O chemickém složení povrchových vod rozhodují více procesy v povodí než v samotných tocích a nádržích a naopak voda se významně podílí na formování půd a jejich kvality.  Stále více se stává zřejmou skutečností, že potravní řetězce ve vodách navazují na terestrické a jsou propojeny toky organického C, živin (N, P, S, Si) a dalších prvků fungujících jako mikroživiny (Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, Co aj.).  Pochopení procesů zodpovědných za koloběh živin v půdách a vodách a odhalení faktorů, které je mohou narušovat, zrychlovat či zpomalit, je nezbytným předpokladem pro to, abychom dokázali čelit devastujícím dopadům, které má znečištění atmosféry, využívání a změny krajiny, eutrofizace a globální změna klimatu na kvalitu a využitelnost těchto ekosystémů. Základními otázkami, které vyžadují naléhavá řešení, jsou například změny ve schopnostech půd akumulovat organický C, N a P, vyvolané (i) biochemickými reakcemi polutantů z kyselých dešťů a průmyslových hnojiv, (ii) změnou oxických a hydrologických podmínek (meliorace a hutnění půd), či (iii) nevhodným managementem (degradace vinou pěstování plodin pro výrobu biopaliv a energetického využití biomasy). Ve vodních ekosystémech je nutno věnovat zvýšenou pozornost procesům, které se podílejí na mobilizaci či zadržování živin a rozhodují tak o míře jejich eutrofizace. Jedná se například o (i) fotochemické změny organického C z terestrických zdrojů, které ho činí dostupným pro bakterie a následně pro celé potravní řetězce, (ii) procesy na rozhraní sediment-voda, které ovlivňují zejména cyklus P, či (iii) vodohospodářské řízení nádrží a úpravy vodních toků, které mohou zásadním způsobem ovlivnit biocenózu,  využití živin organismy a následně i kvalitu vody.

 

7. Ochrana ekosystémů a území – zajištění kvalitních ekosystémových služeb pro budoucnost

Řešitel: doc. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D. (MBÚ)

Znečištění životního prostředí je významným problémem moderní doby. Vzhledem k neustálému vývoji nových materiálů, chemických přípravků a nových chemických sloučenin, které jsou se zvyšující se tendencí využívány v každodenním životě. Tyto toxické látky představují známé kontaminanty životního prostředí, avšak v poslední době se rovněž hovoří o tzv. nově se objevujících kontaminantech, které vykazují do nedávna nesledované vlastnosti např. narušování hormonálních systémů zvířat a lidské populace. Tyto nebezpečné vlastnosti mohou mít závažné důsledky na vývoj jedinců a schopnosti se rozmnožovat. Jednou z možností je aplikace biotechnologických postupů s využitím mikroorganismů pro cílené dekontaminace lokalit a dočišťování kontaminovaných vod.  Použití vybraných bakteriálních, nebo houbových mikroorganismů umožňuje ekologicky šetrné likvidace toxických látek bez narušování půdy, nebo další produkce odpadů. Důležitým faktorem je kromě schopnosti rozkládat cizorodé látky rovněž porozumění ekologických souvislostí existence, těchto přidávaných mikroorganismů s přirozeně se vyskytujícími se mikroorganismy v prostředí se kterými mohou soutěžit, či existovat současně a rovněž využívat a podporovat přirozené rozkladné schopnosti prostředí - samočištění. Dalším důležitým aspektem je rovněž dokonalá znalost osudu toxické látky, z důvodu úplné transformace na netoxické produkty, a tedy úplné dekontaminace.

KONTAKT

Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
Branišovská 1160/31
370 05 České Budějovice

 

+420 387 775 111 (ústředna)
+420 387 775 051 (sekretariát)
+420 778 468 552 (pro média)
Datová schránka: r84nds8

NOVINKY Z WEBU

Biologické centrum Google mapa

Přihlášení do intranetu

Pro přihlášení do intranetu zadejte Vaše přihlašovací údaje

×