Projekti / Programi
Integrativna zoologija in speleobiologija
01. januar 2015
- 31. december 2019
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B005 |
Biomedicinske vede |
Zoologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
taksonomija, biodiverziteta, ekologija, filogeografija, filogenija, evolucija, varstvena biologija, Dinaridi, jamsko živalstvo, velike zveri, mineralizacija, biološki materiali, hitin, modelni organizmi, kutikula, epiteliji, mutualizem, patogenost, reproduktivna biologija, ekotoksikologija
Raziskovalci (41)
Organizacije (1)
Povzetek
Program 'Integrativna zoologija in speleobiologija' je nadaljevanje in nadgradnja raziskav programa 'Zoološke in speleobiološke raziskave', v okviru katerega bomo na Oddelku za Biologijo, BF, UL integrativno pristopili k raziskovanju ključnih mehanizmov delovanja in razvoja površinskega in podzemnega živalstva Dinarskega krasa.
Izjemna vrstna pestrost omenjenega območja omogoča usmerjene raziskave evolucijskih in ekoloških procesov, ki prispevajo k biodiverziteti, obenem pa predstavlja pomembno naravno dediščino, ki smo jo dolžni varovati pred škodljivimi antropogenimi vplivi. Ker učinkovito naravovarstvo in razumevanje bioloških procesov zahtevata celosten pristop, je program zasnovan na integraciji spoznanj različnih organizacijskih ravni bioloških sistemov: od združb, vrst in populacij, do organizmov, tkiv in celic.
V okviru predlaganega programa bomo raziskovali:
1. Pestrost, razširjenost, sestavo in filogentske odnose nekaterih izbranih živalskih skupin (pajkov, strig, rakov, metuljev), s katerimi bomo poskušali pojasniti vzorce in vzroke za opaženo biotsko pestrost Dinaridov in lokalnih 'vročih točk', ter izdelati ocene ogroženosti populacij kvalifikacijski vrst (zveri, metuljev, netopirjev).
2. Procese in prilagoditve, ki so vzpostavili in vzdržujejo edinstveno dinarsko favno. Te bomo raziskovali na podlagi genske pestrosti, vloge bakterijskih simbioz, morfologije in vedenja izbranih taksonov (jamskih rakov, zveri, čebel).
3. Strukturno-funkcionalne značilnosti modelnih podzemnih in površinskih organizmov (rakov, dvoživk), na tkivnem in ultrastrukturnem nivoju, ki odražajo prilagoditve na specifična okolja. Raziskave procesov biomineralizacije med levitvijo, embrionalnim razvojem in v interakcijah z mikroorganizmi pri kopenskih rakih enakonožcih bodo prispevale k razjasnitvi mehanizmov in vloge biomineralizacij v živem svetu.
4. Vpliv onesnaženja na izbrane živalske vrste (rake, močerila, čebelo) v površinskih in podzemnih ekosistemih.
5. Vpliv človekove rabe prostora na delovanje ekosistemov ter na populacijske in genetske značilnosti izbranih vrst.
Raziskave bodo prispevale k razjasnitvi nekaterih aktualnih znanstvenih vprašanj s področij evolucije in ekologije (npr. speciacije, specializacije, nastanka združb), zagotovile ustrezno poznavanje stanja populacij izbranih naravovarstveno pomembnih vrst in postavile osnove za ugotavljanje antropogenih vplivov na živalstvo (rabe prostora, onesnažila). Pridobljena bazična spoznanja bodo (cilj 6) osnova smernicam za učinkovito varovanje in trajnostno upravljanje dinarskih ekosistemov in njihove favne. Raziskave organizmov so ključnega pomena za znanost in družbo zaradi hitrih in obsežnih globalnih sprememb. Integracija znanj o organizmih je pomembna za razlago rezultatov s področij celičnih, molekulskih in genomskih raziskav, za razumevanje kompleksnih interakcij med organizmi in okoljem, za napredek človeškega zdravja, za širitev tehnologij in načrtovanje biomimetskih materialov.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagani program pomembno prispeva k znanosti na treh področjih.
(1) Dinarski prostor, kjer bodo potekale raziskave, je idealen naravni poligon za makro-ekološke in evolucijske raziskave. Osrednja vprašanja na področju biodiverzitete in ekologije se nanašajo na procese, ki oblikujejo vzorce vrstne pestrosti, predvsem na vpliv filogenetskih odnosov nanje. Podzemne združbe so preprostejše od površinskih in zato dragocene za proučevanje in razumevanje omenjenih procesov. Poleg tega na površju Dinarskega krasa živijo razmeroma dobro ohranjene populacije krovnih vrst, ki ponujajo priložnost za proučevanje interakcij, v katere vstopajo, ter njihove vloge v ekosistemu. Predlagani program obravnava tudi več aktualnih evolucijskih vsebin, med drugim, vlogo selekcije v procesu speciacije ter nivo napovedljivosti evolucije. Površinsko-jamski sistemi so preprosti, z razmeroma dobro definiranim selekcijskim režimom; kot taki so izvrsten naravni laboratorij za obravnavo omenjenih vsebin.
(2) Pomemben presežek programa predstavlja interdisciplinaren in integrativen pristop k reševanju osrednjih vprašanj. Združevanje analitskih pristopov z različnih področij (npr., ekološko in prostorsko modeliranje v povezavi s filogenetskimi analizami) izboljša razumevanje delovanja procesov. Še pomembnejša je integracija znanj, pridobljenih na različnih ravneh biotske organizacije, saj omogoča vpogled v vzročne mehanizme na različnih ravneh (celični, tkivni, organizemski) in medsebojni vpliv teh mehanizmov (npr. odnos med selekcijo in fiziološkimi kaskadami). Še več, integrativen pristop odpira nov pogled na že znane vzorce in utira pot novim, inovativnim raziskavam; katere (ultra) strukturne in funkcionalne posebnosti zagotavljajo evolucijsko prednost rakov pri vseljevanju v podzemlje? Je razlog za njihov uspeh interakcija z bakterijami, ki omogočajo nove metabolne poti pri gostitelju, vključno z mineralizacijo matriksov?...
(3) Izsledki raziskav so zanimivi za druga področja znanosti. Poznavanje bakterijskih interakcij z njihovimi členonožnimi gostitelji, do sedaj nepoznanim naravnim rezervoarjem klamidij, bo pripomoglo k poznavanju razširjanja klamidij. Spoznanja so pomembna s stališča nevarnosti rabdoklamidij kot porajajočih se patogenov. Kutikula je pri členonožcih prisotna že milijone let in je ustrezen model za razumevanje evolucije uspešne biološke strukture. Novo znanje o ultrastrukturi, sestavi in dinamiki biomineraliziranih tkiv je pomemben vir informacij za oblikovanje naprednih materialov (hitozanov, nanohitinskih vlaken) uporabnih v medicini in na drugih področjih.
Raziskovalne vsebine, nabor in inovativnost raziskovalnih pristopov ter naravne danosti bodo poglobili obstoječa sodelovanja doma (NIB, IJS, SAZU) in v tujini (Evropi, ZDA, Braziliji, Kitajski), ki bodo omogočila široko izmenjavo znanj v mednarodnem prostoru.
Pomen za razvoj Slovenije
Program bo osnova za boljše poznavanje in ohranjanje naše dragocene naravne dediščine. Osredotočen je na kraško ozemlje, ki je neprecenljiv vir pitne vode, zato je nesporen tudi njegov velik ekonomski pomen. Nadaljuje tradicijo naravovarstvene 'Spomenice' iz leta 1920, ne le z izvajanjem osnovnih raziskav, nujnih za oblikovanje naravovarstvenih politik, temveč tudi za namen promocije naravovarstva. Naravovarstvene obveznosti so zapisane v domači in mednarodni zakonodaji, za njihovo izvedbo so nujna osnovna znanja o razširjenosti in ekologiji vrst ter o interakcijah vrst med seboj in z okoljem.
Slovenija je znana kot 'zibelka speleobiologije', prav tu se je pričelo odkrivanje edinstvenega podzemnega živalstva, tu je tudi eno njegovih najpestrejših območij na svetu. Naša odgovornost za varstvo tega kulturno in biotsko izjemnega območja je zato velika ne le pred domačo, ampak tudi svetovno javnostjo.
Relativno velik delež ozemlja Slovenije, vključenega v Natura 2000 omrežje, je posledica dobro ohranjene narave Dinarskega območja. Izvajali bomo del predpisanih monitoringov za nekaj vrst vključenih v omrežje, a hkrati presegli obstoječe okvire z izvedbo manjkajočih osnovnih ekoloških raziskav. Pridobljena empirična znanja bodo vplivala na razvoj večnamenske trajnostne uporabe gozdnih ekosistemov, ki bo temeljila na znanstvenih raziskavah. Vzpostavili bomo povezave med bazično znanostjo o vrstah in njihovem okolju ter aplikacijo v naravovarstvo, vključno s človekom kot uporabnikom in upravljavcem prostora. S kompleksnim varstvenim pristopom se lahko izognemo nepotrebnemu nasprotju med varstvom narave in rabo prostora. Z ekotoksikološkimi h raziskavami bomo prispevali k razumevanju samoočiščevalnega potenciala vode v podzemlju. Identifikacija modelnih organizmov in vzpostavitev kontrole kvalitete vode bosta imela dolgoročne posledice za živa bitja, tako v podzemlju kot na površju, pa tudi za zdravje ljudi. Tovrstna znanja bodo pripomogla k učinkovitejši varstveni in upravljavski politiki.
Slovenski in dinarski endemiti imajo velik promocijski potencial za Slovenijo (npr. kranjska čebela, močeril, drobnovratnik, metulji). Z raziskavami bomo prispevali k večji prepoznavnosti države, kar je pomembno tako za turizem, kot razvoj blagovnih znamk in s tem povezano ohranjanje nacionalne identitete. Poglobljena obravnava kranjske čebele bo vzorčni primer skrbi za čebele, pridelovalke medu in glavne opraševalke rastlin.
Raziskave mineralizacije bioloških matriksov so družbeno pomembne zaradi razvoja biomimetičnih materialov ter ekonomskega pomena živalskih mineraliziranih struktur. Razumevanje vloge mikroorganizmov pri mineralizaciji v živih organizmih bo omogočilo razlago patoloških procesov biomineralizacije v medicini, procesov v okolju in v mikrobnih biofilmih.
Program bo povezan z visokošolskim izobraževanjem na dodiplomski in podiplomski ravni, v raziskavah programa bodo sodelovali tudi študenti naravoslovnih programov druge in tretje stopnje.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
