Projekti / Programi
Filogenetska in varstvena analiza ter informatizacija podzemeljske biodiverzitete
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B005 |
Biomedicinske vede |
Zoologija |
biodiverziteta, podzemeljska, varstvo narave, filogenija DNA, barcoding, geoinformatika
Raziskovalci (9)
Organizacije (1)
Povzetek
ZNANSTVENA IZHODIŠČA. Podzemeljske vrste so visoko endemne in pogosto močno ogrožene. Naše in mednarodne študije so pokazale, da je Dinarsko območje najbogatejše na svetu s podzemeljsko favno. Strategija njenega varstva je odvisna od natančnejšega poznavanja taksonomije in razširjenosti podzemeljskih vrst; ti sta obenem zanimivi za druge znanstvene panoge, zlasti za biogeografijo in evolucijsko biologijo.
PREDSTAVITEV PROBLEMA. Podzemeljsko živalstvo je, bolj kot površinsko, podvrženo konvergentni evoluciji in kaže visoko stopnjo kriptične diverzitete. Vrst je torej več, kot jih je zaznala klasična taksonomija, stopnja endemizma je še višja, areali vrst še manjši. Učinkovito varstvo, rabo v bioindikacijske namene (npr. za ocenjevanje kakovosti talne vode), in jasno biogeografsko podobo ovirajo: (1) težavna identifikacija vrst; (2) filogenetsko neosnovane klasifikacije; (3) neprava biogeografska slika, ki lahko skrije območja najvišje varstvene prioritete. V projektu obravnavane rešitve so sinteza rezultatov molekulsko filogenetskih raziskav, bioinformacijskih pristopov k sistematiki in biodiverziteti ter integracije taksonomskih in prostorskih informacij z uporabo geografskih informacijskih sistemov (GIS).
CILJI RAZISKAVE so
- Izpopolniti poznavanje filogenije dinarske jamske favne z analizo DNA; rezultate vključiti v mednarodne taksonomske in genetske baze.
- Predložiti vzorčen primer za bioinformacijsko podprto revizijo problematične skupine, ki bo omogočala sprotno in usklajeno delovanje zainteresiranih taksonomov (primer rodu Niphargus).
- Po sistemu 'DNA barcoding' pripraviti in objaviti podatke za identifikacijo težavnih taksonov.
- Združiti revidirane sistematske podatke s prostorskimi informacijami in z orodji GIS testirati hipoteze o evoluciji podzemeljske favne, pripraviti pregled vročih točk biodiverzitete in endemizma.
- Ugotoviti biogeografske vzorce in razporeditev biodiverzitete v podzemlju. Ugotoviti prostorske in/ali taksonomske vrzeli v raziskanosti favne.
- Predlagati postopke za izbiro območij za varstvo podzemeljske favne, vključno s predlogom takega omrežja.
OBSEG RAZISKAV. Raziskovali bomo zlasti širše območje Dinarskega krasa in slovenski del Južnoalpskega krasa, ter posebej skupine: rodove Niphargus (Amphipoda), Monolistra (Isopoda), Troglocaris (Decapoda), skupino Leptodirinae (Coleoptera) in rod Proteus (Amphibia).
Pomen za razvoj znanosti
Najpomembnejše za znanost se nam zdijo naslednje ugotovitve:
(1) Pri skupinah, ki smo jih raziskovali (Niphargus, Monolistra, Atyidae) je za izdelavo objektivne (filogenetsko utemeljene) taksonomske sheme nujno kombiniranje molekulskega in morfološkega pristopa. Za molekulsko različne taksone lahko najdemo tudi morfološke razlike, vsaj s podrobno morfometrijo in multivariatno statistično obdelavo podatkov.
(2) Tako imenovane 'kriptične vrste' so navadno artefakt, ki se ga znebimo s kombiniranjem molekulske in tej sledeče podrobne morfometrične analize.
(3) Veliki areali podzemeljskih vrst so večinoma artefakti. Molekulska razčlenitev pokaže, da ima areal vodnih troglobiotskih makroinvertebratov le izjemoma v premeru več kot 200 km.
(4) Nekateri primeri (tukaj rod Proteus – pojav troglomorfij, Monolistra – ohranitev uropodov) nazorno svarijo pred nepretehtano uporabo najpomembnejših ustaljenih kladističnih tehnik v filogenetiki. Možna je neveljavnost načela varčnosti (parsimony principle), lahko z metodo zunanjika (outgroup analysis) napačno polariziramo stanja znaka, kombiniran pristop ('total evidence'), z združitvijo morfoloških in molekulskih pokazateljev, pa je lahko (verjetno kar navadno) nesmiseln, saj lahko eni kažejo diametralno nasprotno od drugih.
(5) Pri nekaterih živalskih skupinah (tukaj bogati rod Niphargus) pride v posameznih filetskih vejah do radiacij, ki pa so si med seboj vzporedne. Tako so se izoblikovali gradbeni tipi, ki si, kljub veliki medsebojni podobnosti, niso sorodni.
(6) Ugotovili smo, da so pri nekaterih skupinah (npr. Niphargus) edini taksonomsko zanesljivi vzorci iz topotipskih populacij. To narekuje večjo kritičnost do taksonomske označitve molekulskih sekvenc v GeneBank (in v objavljenih drevesih), ki jih pogosto spremljajo zelo površne navedbe izvora vzorcev (npr. le po državah).
(7) Ugotovili smo popolno homoplastičnost morfoloških znakov, ki so jih pri kozicah Atyidae uporabljali celo za definicijo poddružin in rodov. Zato smo deloma prestrukturirali sistem družine.
(8) Ugotovili smo, da navidez zelo zanesljivo definirani podrodovi v rodu Monolistra (Isopoda: Sphaeromatidae) sploh niso vzdržni.
(9) Podrod Microlistra (rodu Monolistra) je monofiletski, speciiral se je zelo pozno, njegove vrste pa so vezane na recentna povodja. Pri mnogih starejših skupinah je razširjenost vezana na paleo-povodja.
(10) Ugotovili smo, da je dolžina kljunca (rostra) pri jamski kozici odvisna od prisotnosti plenilca (Proteus) v istem okolju. Nismo pa ugotovili, ali je to pogojeno fenotipsko (kot npr. pri Cladocera, Rotatoria itd), ali je posledica selekcije.
(11) Postavili in opisali smo nov rod (Gallocaris, Decapoda: Atyidae), tri nove podrodove (Troglocaris s.str, Troglocaridella, Spelaeocaris, Decapoda: Atyidae; uporabljena imena so bila že razpoložljiva) ter več novih vrst (Decapoda: Troglocaris 5 vrst; Isopoda: Monolistra 3 vrste; Isopoda: Asellus 1 vrsta) jamskih nevretenčarjev.
Pomen za razvoj Slovenije
Širše Dinarsko območje (ali zahodni Balkan), ki v tem kontekstu vključuje cela ozemlja držav, se je izkazalo za svetovno vročo točko, kar zadeva biotsko raznovrstnost podzemeljskih habitatov. Znotraj Dinarskega območja izstopata dve vroči točki, ena je, zlasti glede vodne troglobiotske favne še posebej bogata, Slovenija. Poleg tega so bile prav iz Slovenije opisane prve troglobiotske vrste in ravno tu se je začelo usmerjeno speleobiološko raziskovanje. To so dejstva, ki nam na različnih osnovah nalagajo posebno skrb za ohranitev podzemeljske biotske pestrosti (biodiverzitete).
Rezultati projekta so novi podatki o tukajšnji biodiverziteti, ki dajejo še večjo težo omenjeni zadolžitvi. V praksi pa so uporabni nekateri izsledki, ki omogočajo bolj smiselno načrtovanje varstva podzemeljske biotske pestrosti. Takšne so ugotovitve o gostoti kvadratov z visoko gostoto vrst (prav v) Sloveniji, ki kažejo na potrebo po varovanju precej sklenjenih območij. Najpomembnejša pa je ugotovitev o bistveno večji genetski razčlenjenosti vrst, kot smo jo lahko prepoznali po njihovi zunanji podobi (morfološko). To postavlja pred naravovarstvenike dodatne naloge, če želimo res ohraniti čim več molekulske (genetske) dediščine.
Določen praktičen pomen, uporabnost zunaj biologije, imajo tudi ugotovitve o vezanosti podzemeljskih taksonov na sedanja ali pa fosilna povodja. Tako lahko ugotovimo uporabnost (ali neuporabnost) favnističnih podatkov za ugotavljanje podzemeljskih vodnih povezav, pa tudi v paleogeografiji, za ugotavljanje verjetnih paleohidrografskih sistemov in njihovega razvoja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
