Projekti / Programi
Vibracijski signali, reproduktivna izolacija in nastanek vrst v rodu Aphrodes (Hemiptera: Cicadellidae)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.01 |
Naravoslovje |
Biologija |
Zoologija in zoofiziologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
Raziskovalci (11)
Organizacije (2)
Pomen za razvoj znanosti
V projektu smo raziskovali procese, ki so osnova za nastanek reproduktivne izolacije pri škržatkih iz rodu Aphrodes. Sporazumevanje z zvokom, ki se prenaša preko podlage (vibracijska komunikacija) je najbolj razširjena oblika sporazumevanja z zvokom, vendar je kljub temu še vedno najmanj poznan in raziskan način komunikacije. Še posebej je malo znanega o evolucijskih procesih, ki vodijo k spremembam v samem mehanizmu prepoznavanja spolnih partnerjev oz. razlikam med vibracijskimi signali, ki so osnova za nastanek vedenjske izolacije ter njihovem prispevku k razhajanju naravnih populacij in nastanku vrst. Večina do sedaj opisanih modelnih sistemov v raziskavah vloge zvočnih signalov v procesu prepoznavanja spolnih partnerjev se nanaša na zračni zvok ter komunikacijski sistem v katerem se neme samice približajo pojočim samcem. Vlogo zvočnih signalov pri nastanku in ohranjanju reproduktivne izolacije so le redko raziskovali v sistemih kjer samec in samica vzpostavita duet in se samec približa nepremični samici. Modelni sistem sporazumevanja pri škržatkih iz rodu Aphrodes se od do sedaj opisanih bistveno loči po tem, da se med ozko sorodnimi vrstami pozivni napevi samcev razlikujejo ne le kvantitativno temveč tudi kvalitativno (napevi posameznih vrst niso le variacije na isto temo). Naši rezultati pomembno prispevajo k razumevanju mehanizmov divergence spolnih signalov, ki vodijo do nastanka reproduktivne izolacije in hkrati tudi k razumevanju temeljnih mehanizmov evolucije komunikacije z naslednjimi ugotovitvami: (a) da so tako vrstno-specifični zvočni elementi prisotni v pozivnih napevih samcev kot tudi vrstno-specifični signali samic pomembni pri prepoznavanju spolnih partnerjev, (b) da je ne-le sam odgovor samice temveč tudi natančno koordiniram duet nujno potreben za uspešno lokalizacijo samice, (c) da je naključna pleiotropna mutacija, ki je hkrati vplivala na produkcijo vrstno-specifičnega elementa v pozivnem napevu samca in na preferenco samic, osnova nastanka nove še neopisane vrste (tip 'Dragonja'), (d) da je pretok genov med razhajajočimi linijami pogost, (e) genetska razdalja med vrstami ni v korelaciji s stopnjo podobnosti v vrstno-specifični elementi v pozivnem napevu samcev in izkazano predparitveno reproduktivno izolacijo na osnovi preferenc samic, (f) da se relativni pomen naravne in spolne selekcije v procesu speciacije pri posameznih vrstah v rodu Aphrodes razlikuje in (g) da so plenilci vir naravne selekcije, ki lahko vpliva na divergenco vibracijskih signalov.
Rezultati projekta so tudi pokazali na nujnost preverjanja muzejskih vzorcev na osnovi novih spoznanj, saj so naše analize pokazale, da je v primeru taksonomsko težavnih skupin, večina osebkov v zbirkah lahko napačno identificirana. V času, ko se zaradi človekovega posega v okolje naravni ekosistemi spreminjajo in izginjajo, je inventarizacija vrst na Zemlji ena od prioritet in osnova za določanje biodiverzitete je zanesljivo določanje in razmejevanje vrst. Še posebej, ker so podatki o biodiverziteti danes večinoma javno dostopni preko interneta in se napake hitro razširijo. Posledica napak v javno dostopnih podatkih so lahko napake v sklepih ekoloških raziskav, ki lahko vplivajo na direktive o upravljanju ter varovanju okolja, medtem ko imajo napake pri identifikaciji škodljivcev lahko neposredne ekonomske posledice.
Naši rezultati tudi kažejo, da zgolj uporaba genetske črtne kode ni zanesljiv pristop za določanje biodiverzitete.
Pomen za razvoj Slovenije
Projekt je bil primarno zastavljen kot raziskava o temeljnih procesih v znanosti, vendar je njegov pomen bistveno širši. Projekt je bil l. 2008 prijavljen kot prispevek k deklaraciji 'Odštevanje 2010', v okviru katere si je zastavila Evropska skupnost cilj do leta 2010 zaustaviti trenutno stopnjo izgubljanja biodiverzitete. Kot je bilo navedeno v deklaraciji, je biotska raznovrstnost (biodiverziteta) bistvenega pomena za dobrobit ljudi in ključni element pri ohranjanju družbene, ekonomske in duhovne razsežnosti družb po vsem svetu. Dve temeljni obvezi deklaracije na ravni Slovenije sta bili podpiranje razvoja ustreznih kazalcev za ocenjevanje stanja biotske raznovrstnosti ter okrepitev razumevanja biotske raznovrstnosti, pri čemer je bila osrednja pozornost namenjena endemičnim in ogroženim vrstam, ki so zaradi svojega bogastva v Sloveniji bistvenega pomena pri zaustavitvi upada biotske raznovrstnosti. Čeprav na evropski ravni cilji deklaracije žal niso bili doseženi pa je pričujoči projekt izpolnil oba navedena cilja. Rezultati projekta so prispevali nova spoznanja nujna za razumevanje biodiverzitete in potrdili smo obstoj nove potencialno endemične živalsko vrste.
Poleg tega so škržatki najpomembnejši prenašalci rastlinskih bolezni, ki jih povzročajo bakterije ter fitoplazme in tudi škržatki iz rodu Aphrodes niso izjema. Napredek v aplikativni entomologiji pogosto zavirajo težave pri taksonomskem določanju škodljivcev in razumevanje genske strukture ter ekoloških in vedenjskih značilnosti posameznih populacij škodljivcev je pomembno za njihovo učinkovito zatiranje. Raziskave v okviru predlaganega projekta so prikaz uporabnosti skupnega, kompleksnega vedenjskega in genetskega pristopa pri identifikaciji in potencialnem razvoju metod za zatiranju rastlinskih škodljivcev, in ta pristop že uporabljamo tudi pri identifikaciji drugih vrst škržatkov iz taksonomsko zahtevnih rodov.
Raziskave, ki smo jih v okviru predlaganega projekta opravili na Oddelku za entomologijo na Nacionalnem inštitutu za biologijo so še okrepile položaj Oddelka med vodilnimi skupinami v svetu, ki se ukvarjajo z raziskavami vibracijske komunikacije členonožcev. V zadnjih letih je postalo jasno, da so vibracijski signali razširjen in zelo pomemben način sporazumevanja živali in s tem spoznanjem se je tudi močno povečalo število raziskovalnih skupin na tem področju. Kot vrhunski center za raziskave vibracijske komunikacije smo v zadnjih letih privabili še več tujih vrhunskih raziskovalcev s področja entomologije, etologije in ekologije kot do sedaj. To je pomembno prispevalo k prepoznavanju Slovenije kot države z razvito visoko-kvalitetno znanstveno-raziskovalno dejavnostjo ter hkrati ponudilo izredno stimulativno okolje drugim raziskovalcem. To je skupaj z že vzpostavljenimi povezavami z raziskovalnimi skupinami po vsem svetu pomagalo pri razvoju dinamičnega raziskovalnega in strokovnega okolja, ne le v Sloveniji temveč tudi v Evropi. V neposredni ali posredni povezavi s projektom so se oz. se še usposabljajo mladi raziskovalci, ki so konkurenčni tako doma, kot v tujini.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
