Projekti / Programi
Združbe, odnosi in komunikacije v ekosistemih
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
ekosistemi, kopno, voda, zrak; živali, rastline, vplivi, odzivi, odnosi, komunikacije; ekologija, fiziologija, taksonomija, etologija, statistika, modeliranje; polutanti, indikatorji; biodiverziteta, informatika.
Raziskovalci (24)
Organizacije (2)
Povzetek
Program predstavlja nadaljevanje raziskav, ki so v preteklem obdobju potekale na Nacionalnem inštitutu za biologijo v okviru programov "Nevroetologija in ekofiziologija žuželk" (PO-0105-503) Oddelka za entomologijo in "Zgradba in delovanje ekosistemov" (PO-0105-504), Oddelka za raziskovanje sladkovodnih in kopenskih ekosistemov. Namen združitve programov je bil poglobitev sodelovanja in kompleksnejši pristop pri raziskavah odnosov med okoljem in organizmi, kar spada v širši kontekst zgradbe in delovanja ekosistemov. Stična področja obeh raziskovalnih skupin so zlasti študije fizikalnih, trofičnih in informacijskih interakcij v izbranih okoljih, raziskave v okviru vedenjske in senzorične ekologije ter ekofiziološke raziskave. Poleg skupnih raziskav bodo potekale tudi raziskave, ki so specifične za vsako ožje področje. Te so:
1/ Raziskave mehanizmov komunikacije
Komunikacija je proces pretoka informacij med organizmi s pomočjo signalov, ki so prilagojeni na prenos preko različnih medijev. Program je osredotočen na raziskave (a) biofizikalnih lastnosti medijev, (b) emisije signalov, (c) diverziteto signalov, (d) vedenjske odzive, (e) multimodalne povezave in (f) možnosti aplikacije pri biološki kontroli škodljivih vrst. Raziskave na nivoju medijev bodo v prvi vrsti omejene na zrak in podlago s ciljem prehoda na meritve zvokov v vodi.
2/ Nevrobiološke raziskave
a) Del nevrobioloških raziskav bo osredotočen zlasti na senzorični del živčnega sistema kot interfazo med organizmom in okoljem.
b) Drugi del nevrobioloških raziskav bo osredotočen na nadaljevanje raziskav zaznavanja in kodiranja informacij, ki se kot odziv na dražljaj prenašajo po živčnih celicah v višje sloje centralnega živčnega sistema.
3/ Okolje - organizem
V tem sklopu bodo v ospredju ekofiziološke raziskave, kjer bomo ugotavlji prilagojenost organizmov (rakov, žuželk, rastlin) na okolje (npr. voda v tleh, temperatura, nutrienti) oz. vpliv tujih snovi iz okolja na organizme (zaščitna sredstva, kovine, eutrofikacija) preko encimatskih sklopov (ETS) in dihanja.
4/ Interspecifični odnosi
V sklopu raziskav interspecifičnih odnosov se bomo posvetili raziskavam odnosa med škodljivci in gostiteljskimi vrstami, plenilcem in plenom ter tudi trofičnim procesom in prehranskim mrežam v specifičnih okoljih.
5/ Biodiverziteta
Biodiveziteta je v središču pozornosti ne le sistematikov, populacijskih biologov in ekologov, temveč tudi strokovnjakov za kontrolo rastlinskih škodljivcev. Raziskave bodo zato osredotočene na dve ciljni skupini:
a) raziskave vedenjskih značilnosti in genske strukture populacij kot izhodišče za kontrolo škodljivih vrst žuželk (škržati, rastlinske stenice).
b) poglobljene raziskave predstavnikov skupine Copepoda v nekaterih vodnih okoljih (zlasti v podzemnih vodah) ter redno spremljanje favne v nekaterih ekstremnih habitatih (visokogorska jezera)
6/ Integralne raziskave v ekosistemih - Sestava združb kot merilo vpliva človeka na okolje
Na nivoju integralnih raziskav ekosistemov bomo združili in nadgradili spoznanja različnih področij raziskav. Osredotočili se bomo na različno intenzivne rabe prostora (vključno s kmetijstvom in regulacijami), pa tudi na območja, ki so pod vplivom razpršenih virov onesnaženja.
Predlagani program ima tri temeljne cilje. Želimo (1) nadgraditi visok in mednarodno primerljiv ter relevanten znanstveni nivo svojih raziskav preteklega obdobja. (2) svoje znanje širiti v slovenski in svetovni prostor z izobraževanjem, publiciranjem in odprtim sodelovanjem ter (3) v kontekstu trajnostnega razvoja prispevati novo znanje, prenesti in uvajati nove tehnologije ter tako prispevati k družbenem razvoju Slovenije.
Pomen za razvoj znanosti
Pprogramska skupina 21 raziskovalcev Nacionalnega inštituta za biologijo in Prirodoslovnega muzeja Slovenije je socdelovala pri temeljnih, aplikativnih in razvojnih raziskavah ter pedagoškem delu. Sodelovanje raziskovalcev s specialističnim znanjem najrazličnejših področij biologije je dalo raziskovalnemu delu možnost celovitega pristopa k raziskavam. Posebej izpostavljamo uspešnost ustvarjanja novega znanja, saj je programska skupina objavila v tem obdobju 105 znanstvenih člankov, od tega 21 v 1. kvartilu revij, ki jih indeksira SCI. Člani skupine so delovali še pri pisanju univerzitetnih učbenikov, mentorstvu MR-jem, predavanjih ter pisanju člankov v dnevnih časopisih in poljudnih revijah. Pri raziskavah mehanizmov komunikacije je bil dosežen pomemben napredek pri poznavanju informacijske vrednosti signalov žuželk in njihovega prenosa različne medije. Na osnovi teh spoznanj so ocenili vpliva insekticidov na senzorične in motorične vzorce netarčnih organizmov ter dobili znanstvene osnove za aplikacijo na področju biološke kontrole. Pomembna so bila tudi odkritja pomena variabilnosti zvočnih signalov gorskih škržatov kot izolacijskega mehanizma med morfološko neločljivimi vrstami znotraj kompleksa vrste. V naravnem okolju smo raziskovali zvočno komunikacijo med sovami iste vrste in med sovami različnih vrst, kot potencialni dejavnik, ki zmanjšuje potrebo po fizičnih konfliktih. V okviru raziskav nevrobioloških osnov vedenja so sodelavci programske skupine opisali obliko in funkcionalne lastnosti živčnih celic, ki sestavljajo omrežje za analizo vibracijskih signalov. V okviru sklopa raziskav razmerja med okoljem in organizmom so raziskovalci s pomočjo odziva organizmov na različne ekološke dejavnike ugotavljali njihovo prilagojenost na okolje. S pomočjo razlik v metabolizmu in odzivu živali na fiziološkem in biokemijskem nivoju so lahko sklepali na kompeticijske in tolerančne zmožnosti posameznih vrst. Na področju raziskav medvrstnih odnosov so sodelavci programske skupine prenesli znanje o molekularnih metodah za identifikacijo hrane plenilca kot osnovo za raziskave trofičnih procesov in prehranskih mrež. Pri čebelah so ugotovili, da mikrosporidija Nosema vpliva na vedenje čebel tako, da prizadane učenje in sposobnost orientacije. Pri vretenčarjih so raziskovali medvrstno kompeticijo gozdnih sov ter posledice znotrajvrstne kompeticije pri beli štorklji. Modelno so tudi proučevali pretok energije med različnimi trofičnimi nivoji v jezerih, ki so se razlikovala po količini organske snovi. V sklopu raziskav biodiverzitete so raziskovalci programske skupine z uporabo molekularno genetskih metod ugotovili poti in dinamiko širjenja modelne vrste po svetu ter razpad vrste gorskega škržata na vsaj 10 novih vrst. Raziskave populacijske genetike, dinamike, diverzitete in divergence bodo ene od nosilnih smeri v predlaganem programu raziskav za prihodnje obdobje. V okviru raziskav podzemne biodiverzitete smo raziskovali nezasičeno kraško cono ter hiporeično cono v prodiščih. V obeh primerih so bile ugotovljene visoke stopnje biodiverzitete z več novimi vrstami skupine Copepoda. Raziskovali so tudi podobno okolje v Rusiji, Alžiriji ter na Tajskem, kjer so visoko stopnjo biodiverzitete v okviru te skupine. Pri integralnih raziskavah v ekosistemih so raziskovali konflikt med gospodarjenjem in biodiverziteto na travnikih z modelno vrsto repaljščico ter izdelali model, s katerim lahko napovemo delež preživelih gnezd v odvisnosti od datuma začetka košnje. Spremembe v delovanju vodnih ekosistemov, do katerih prihaja zaradi vplivov človeka, so raziskovali s pomočjo aktivnosti sedimentov. Pokazalo se je, da imajo bolj produktivna jezera z višjo temperaturo in več avtohtonimi organskimi snovmi višjo mikrobno dihanje in mineralizacijo.
Pomen za razvoj Slovenije
Program je bil prvenstveno usmerjen v integralne raziskave okolja in procesov v njem na različnih nivojih. Zaradi sodelovanja raziskovalcev z različnim specialističnim znanjem je bil lahko pristop k najrazličnejši problematiki celovit in kot tak je prinesel pomembne dosežke na različnih področjih od katerih menimo, da so najpomembnejši tisti, ki prispevajo k pretoku znanja na mednarodnem nivoju, prenosu znanja na mlajše generacije in tehnološkemu razvoju Slovenije. Programska skupina se je s svojimi raziskavami vključila v mednarodne projekte in tako pomembno pripomogla k izmenjavi znanja, informacij in tehnologije. V okviru mednarodnega projekta INTERREG IIIb ALPLAKES je skupina vodila in koordinirala delo v okviru komuniciranja med raziskovalci in zainteresirano javnostjo pri varovanju jezerskih in objezerskih ekosistemov. Priročnik, ki ga je programska skupina izdala, je bil pomemben rezultat sodelovanja v mednarodnem projektu AlpLakes, ki je bil naravnan k trajnostnemu razvoju oz. rabi jezereskega in objezerskega prostora. Poleg tega so sodelavci programa koordinirali in raziskovali odvisnost biodiverzitete od fizikalnih in kemijskih pogojev v kraških in medzrnisnkih vodonosnikih (WP5 pri EU projektu PASCALIS). Svoje znanje so sodelavci prenašali na mlajše generacije z intenzivnim pedagoškim delom na slovenskih in tujih Univerzah tako na dodiplomskem kot podiplomskem nivoju. Za potrebe pedagoškega dela pri predmetih, vezanih na ekološke predmete, je sodelavec programske skupine napisal učbenik “Ekologija : organizmi v prostoru in času”, ki kot edini v Sloveniji povzema in razlaga vse klasične in najsodobnejše teme ekologija. Člani programske skupine so bili v obdobju 2004-08 mentorji 17 doktorandom od katerih jih je v tem obdobju devet že uspešno končalo svoj doktorski študij; vsi so takoj našli zaposlitev. Poleg tega so bili sodelavci programske skupine so vključeni v pedagoški proces na Univerzah v Ljubljani, Mariboru in v Novi Gorici. Sodelaci programske skupine predavajo v okviru 16 predmetov in so aktivno udeleženi v Bolognski prenovi visokošolskih programov. Član programske skupine je tudi bil gostujoči profesor na Univerzi v Burnaby (Vancouver) v Kanadi. Programska skupina je tudi pomembno prispevala k prenosu obstoječih tehnologij, znanj, metod in postopkov v prakso. Sodelavci programske skupine so prenesli lasersko tehnologijo na področje zaznavanja vibracij v bioloških materialih in jo uporabili za ablacijo identificiranih celic v živem organizmu. Laserska tehnologija se je izkazala kot kot zelo primerna za testiranje resonančnih lastnosti lesa, ki se uporablja za izdelavo violin, kitar in drugih lesenih instrumentov. Z nabavo sistema za ekscitacijo in lasersko merjenje vibracij sedaj sodelavci programske skupine v sodelovanju z Fakulteto za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani testirajo resonančne lastnosti visokokvalitetnega lesa, ki ga predhodno modificirajo sodelavci z Oddelka za lesarstvo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani. Raziskave in nabavo ključne opreme je podprl direktni uporabnik. Lasersko tehnologijo smo aplicirali tudi na področje konzervatorstva, saj smo z pomočjo laserskega vibrometra zaznavali signale, ki so posledica aktivnosti žuželk, ki se nahajajo v lesu. Uporabnost metode smo testirali v depojih Narodne galerije Slovenije, Etnološkega in Tehničnega muzeja Slovenije. Z pomočjo laserja vgrajenega v mikroskop lahko skupina uniči posamezno identificirano celico ob preživetju organizma. V primeru embrija vinske mušice so sodelavci programske skupine zasledovali ontogenetski razvoj drže vinske mušice po ablaciji prekurzorjev odgovarjajočih serzoričnih živčnih celic. Metoda je zelo primerna za raziskave funkcionalne genomike na področju delovanja živčnega sistema. V okviru biologije je programska skupina edina v Sloveniji, ki razvija in aplicira lasersko tehnologijo pri raziskavah bioloških sistemov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
