Projekti / Programi
Združbe, odnosi in komunikacije v ekosistemih
01. januar 2009
- 31. december 2013
| 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 |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
ekosistemi, kopno, voda, zrak; živali, rastline, vplivi, odzivi, odnosi, komunikacije; ekologija, fiziologija, taksonomija, etologija, statistika, modeliranje; polutanti, indikatorji; biodiverziteta, informatika.
Raziskovalci (33)
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
V okviru med seboj povezanih sklopov raziskav mehanizmov komunikacije (sklop 1) in nevrobioloških raziskav (sklop 2) in interspecifičnih odnosov (sklop 4), smo v programu združili vrhunsko znanje in izkušnje na področju vedenjske ekologije, biofizike prenosa signalov po rastlinah, nevrofiziologije ter raziskav prehranskih mrež. Objavili smo serijo člankov, s katerimi smo v temeljih spremenili percepcijo in razumevanje vibracijske komunikacije. Odkritja o pomenu resonančnih lastnosti rastlin pri prenosu signalov, o prenosu vibracijskih signalov z rastline na rastlino preko zraka, o pomenu posameznih parametrov za razpoznavanje identitete in določanja položaja partnerja v prostoru ter o izkoriščanju signalov, namenjenih komunikaciji med partnerjema s strani plenilcev in parazitoidov, bodo v naslednjih letih usmerjala raziskave na področju vibracijske komunikacije v svetovnem merilu. Postopni premik v razumevanju vibracijske komunikacije od prepričanja, da je izključno privatna oblika sporazumevanja omejena le na sporazumevanje na kratke razdalje dvojice oddajnik-prejemnik, do spoznanja, da v naravi sporazumevanje poteka v komunikacijskem omrežju, je potekal v zadnjih petih letih in sodelavci programa smo sodelovali pri praktično vseh objavah na to temo. Hkrati te raziskave odpirajo možnosti uporabe rezultatov v praksi pri razvoju alternativnih metod za kontrolo in nadzor škodljivcev, kar člani programske skupine kot prvi v svetu že izvajajo tudi na terenu v sodelovanju z italijanskimi in brazilskimi sodelavci. V okviru raziskav okolje-organizem (sklop 3) izstopajo zlasti raziskave ekofizioloških prilagoditev organizmov, kjer smo med prvimi izvedli meritve temperaturnih tolerančnih krivulj tako pri invazivnih kot tudi domorodnih vrstah rakov. Obenem smo razvili tudi metodo za neinvazivno izvajanje tovrstnih meritev na rakih, kar je pomembno pri raziskavah zaščitenih ali ogroženih vrst. Metode za ugotavljanje prilagojenosti organizmov na okoljske dejavnike smo uspešno uporabili tudi na drugih sistemih: bakterije v prsti, hrošči na onesnaženih območjih, planktonski organizmi v plitvih jezerih, ribe v tropskih in zmernih klimatih. Metoda je bila uspešno vpeljana tudi v dva druga laboratorija v tujini. V okviru raziskav biodiverzitete (sklop 5), so zlasti pomembne raziskave v prenikajoči vodi v kraških jamah. V okviru teh raziskav so bile v tropskih jamah na Tajskem in Vietnamu prvič odkriti nižji raki (Copepoda), kar je spremenilo dosedanje razumevanje razširjenosti in evolucije podzemnih organizmov v tropskih predelih. V domačih jamah pa smo s sistematičnim raziskovanjem odkrili več vrst, ki živijo v tako v kraških jamah, alpskih izvirih ali pa globoko v prodiščih, kjer se črpa pitno vodo. V povezavi z raziskovanjem ekosistemov (sklop 6), so bile prvič izvedene dolgoročne meritve pretokov in temperatur in zbiranjem vodnih organizmov v plitvih kraških jamah. S tem sedaj bolje razumemo pretakanje vode v epikraški coni in procese, ki določajo kakovost vode. Epikraška cona namreč odločilno vpliva na kakovostne pitne vode. Obenem smo podrobneje razložili pogoje in mehanizme, ki omogočajo dolgoročni obstoj specifične epikraške vodne favne. Opravljene meritve in opazovanja so pokazale, da je epikraška cona tudi zelo primerno okolje za proučevanje posledic klimatskih sprememb. Prav specializirana favna, ki tam živi, je namreč dober objekt za tovrstne raziskave.
Pomen za razvoj Slovenije
Sodelavci programske skupine so izkazali relevantnost svojih raziskav za Slovenijo s sledečimi dejavnostmi: a) Skrb za divje (alternativne) opraševalce – bili so med prvimi, ki so preko intervjujev in poljudnih člankov seznanjali širšo javnost o nujni skrbi za izboljšanje stanja divjih opraševalcev kulturno pomembnih rastlin potem, ko je bilo ugotovljeno, da v zadnjih letih intenzivno upada število čebeljih družin v Sloveniji. b) Invazivne vrste – sodelavci programske skupine so se aktivno vključili v spremljanje in opozarjanje na pojavljanja tujerodnih vrst, zlasti živalskih, v Sloveniji, kar so izvedli tudi preko več intervjujev v dnevnem časopisju, na radiu in televiziji. Poudarek je bil na pojavljanju za kmetijstvo škodljivih vrstah kljunatih žuželk (stenic) v Sloveniji in možnostih za njihovo omejevanje. Pri tem so sodelovali tudi z raziskovalci iz tujine, predvsem Brazilije. Na področju vodnih organizmov so spremljali pojavljanje tujerodnih vrst rakov, vključno rdečeškarjevca, ki lahko z negativnimi posledicami na domorodnih vrstah vplivajo na kakovost vodnih ekosistemov. Pri raziskavah so ugotovili tudi ponovno prisotnost parazita Aphanamyces astaci na račjih populacijah v Sloveniji, kar predstavlja ponovno nevarnost epidemije račje kuge v Sloveniji. V okviru teh aktivnosti je bil v letu 2012 pripravljen prvi seznam tujerodnih vrst hroščev, rakov in ptic za Slovenijo v okviru CRP projekta »Neobiota Slovenije«. c) Sodelovanje s komunalnim podjetjem Vodovod-Kanalizacija (VO-KA), ki oskrbuje Ljubljano s pitno vodo, je potekalo pri nadzoru kakovosti pitne vode. Osredotočeno je bilo na prisotnost specializiranih podzemnih vodnih organizmov v črpalnih vodnjakih. Z analizo živalstva in sedimenta v vodnjakih ocenjujejo kakovost vode in opozarjajo na morebitne vire onesnaženja, zlasti pa na intenzivnost povezav med rečnimi kanali in črpalnimi vodnjaki. d) Mentorstva doktorandom, magistrantom, diplomantom – člani programske skupine so bili intenzivno vključeni v programe izobraževanj diplomantom, magistrantom in doktorantom, ki sos opravljali praktično delo na Nacionalnem inštitutu za biologijo, njihovo formalno izobraževanje pa je potekalo na Univerzi v Ljubljani ali Univerzi v NovI Gorici. Skupaj so bili mentorji 12 diplomantom, eni magistri ter 8 mladim raziskovalcem, ki so dokončali doktorski študij. Bili so tudi somentorji tujim študentom (Tajska, Velika Britanija), kar dolgoročno odpira možnosti tesnega znanstvenega sodelovanja. e) Prav tako omogoča dolgoročno znanstveno sodelovanje, in s tem prispeva k razvoju Slovenije, vrsta bilateralnih sodelovanj na območju bivše Jugoslavije (Hrvaška, Bosna in Hercegovina, Črna gora), z evropskimi državami (Finska, Velika Britanija, Švica), kot tudi državami izven Evrope (Brazilija, Kitajska, Rusija, Koreja, Japonska), s katerimi so potekale ali še potekajo formalne in tudi neformalne povezave in raziskave. f) Štirje člani programske skupine so bili v obdobju 2009-2013 nosilci več predmetov na dodiplomski ali podiplomski stopnji na Univerzi v Ljubljani, Univerzi v Novi Gorici, Univerzi na Primorskem in Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana, kjer so bili tudi mentorji dodiplomskim in podiplomskim študentom.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
