Aplikovaná ekologie a výzkum Akademie věd České republiky

Lidská činnost už po tisíciletí přetváří krajinu, ať už se jedná o zemědělce, lesníky, rybáře, nebo stavitele měst, průmyslových hal a silnic. Při přemýšlení o ekosystémech bychom neměli vliv člověka ignorovat a měli bychom s ním počítat. Právě na tento aspekt se zaměřuje nová kniha nazvaná Aplikovaná ekologie. Jejími autory jsou Jaroslava a Jan Frouzovi z Biologického centra AV ČR.

Většina učebnic ekologie se dosud zabývala přirozeným fungováním ekosystémů, které se omezuje jen na malou část suchozemských území. „Vliv člověka na ekosystémy je značný. Publikace popisuje hlavní ekologické a biologické principy, na nichž stojí moderní zemědělství, lesnictví a rybářství a zabývá se tím, jak intenzifikace výroby mění strukturu ekosystémů. Kniha má 448 stran a doplňují ji ilustrace Lucie Buchbauerové.

Publikaci autoři osobně představili na agrosalonu Země živitelka v Českých Budějovicích ve dnech 26., 27. a 28. srpna 2021. Představení knihy se uskutečnilo v rámci agrosalonu Země živitelka v Českých Budějovicích u stánku Biologického centra AV ČR ve dnech 26. až 28. srpna. Během těchto tří dnů autoři v krátké přednášce seznámili návštěvníky s vybranými environmentálními aspekty zemědělství, lesnictví a rybářství, popsanými v knize. Tu bylo možné si na místě zakoupit i si ji od autorů nechat podepsat.

Návštěvníci veletrhu se mohli seznámit také s praktickým manuálem Živá půda, který navazuje na stejnojmennou ceněnou práci kolektivu půdního biologa Miloslava Šimka. Manuál je určen veřejnosti, jež pracuje s půdou, tedy zemědělcům, lesníkům, ale i zahrádkářům.

Výzkum Akademie věd ČR v oblasti ekologie

Výzkum v Laboratoři environmentální mikrobiologie zahrnuje ekologii, fyziologii a biochemii mikroorganismů (zejména hub a bakterií) v životním prostředí, zejména v půdách, kořenech rostlin, rostlinném opadu a mrtvém dřevě. Zkoumáme faktory ovlivňující složení environmentálních mikrobiomů, fyziologii mikroorganismů v jejich přirozených stanovištích i v laboratorních kulturách a jejich roli v ekosystémových procesech, od jednotlivých vzorků až po globální úroveň.

Čtěte také: Dějiny Ústavu ekologie krajiny

Důležitou součástí výzkumu je identifikace faktorů ovlivňující složení mikrobiálních komunit na globální úrovni a biogeografii jednotlivých druhů. Při tomto výzkumu kombinujeme experimenty a metaanalýzu dat s využitím databází vyvinutých laboratoří: GlobalFungi a GlobalAMFungi. Zkoumané ekosystémy zahrnují širokou škálu temperátních, boreálních a tropických lesů, travnatých ploch, arktické a alpinské tundry, zemědělských ploch a pastvin, stejně jako antropogenní prostředí, například výsypky po těžbě.

Ve spolupráci s Join Genome Institute a Environmental Molecular Sciences studujeme spolu s našimi německými a finskými spolupracovníky vlivy těžby dřeva na půdní mikrobiom za různých podmínek symbiózy kořenů rostlin a hub: v lesích s ektomykorhizní, erikoidní mykorhizní a arbuskulární mykorhizní symbiózou. Studie se provádí na lokalitách v Německu a Finsku, kde kombinujeme mikrobiologické přístupy s monitoringem skleníkových plynů, metabolomikou a funkčními analýzami lesů, jako je produkce opadu a kořenů, růst stromů a změny mikroklimatu.

Spolu s našimi partnery z Lesnického institutu Slovinska hodnotíme vlivy selektivní těžby a holosečí na mikrobiologii půdy a regeneraci lesních porostů v krasových oblastech ve Slovinsku. Výzkum se snaží najít optimální strategii pro hospodaření v těchto vysoce produktivních lesích.

Náš výzkum se snaží pochopit principy vzniku, vývoje a fungování mikrobiálních komunit, které se vyvíjejí na rozkládajícím se dřevě a podporují jeho rozklad a recyklaci živin v rámci ekosystému. Naše studie mrtvého dřeva zahrnují lokality v České republice, např. Národní přírodní rezervaci Žofín, nejdéle stojící přírodní les ve střední Evropě, stejně jako v Německu a po celém světě.

Pro zkoumání globální biodiverzity a ekologie hub naše skupina založila a udržuje databázi GlobalFungi, největší veřejně přístupnou databázi mikrobiálních komunit v přírodních stanovištích, která zahrnuje údaje z širokého spektra ekosystémů od terestrických až po oceánské sedimenty. Dosud bylo zařazeno více než 80 000 vzorků z téměř 1000 vědeckých publikací, což dává každému zájemci - i laikovi - seznámit se s výskytem hub na celé zeměkouli. Databáze umožnila odhadnout globální diverzitu hub na něco málo přes 6 milionů druhů a identifikovala habitaty a lokality, kde jsou houby nedostatečně prozkoumány. Sesterská databáze GlobalAMFungi obsahuje podobná data o ekonomicky významných houbách tvořících arbuskulární mykorhizy, které podporují růst mnoha plodin a udržují zdraví ekosystému.

Čtěte také: Akademie věd ČR a kvalita ovzduší

Výzkum v této oblasti je zaměřen na studium vztahů jak mezi organismy a prostředím, tak i mezi jednotlivými organismy; výsledky jsou využitelné v péči o životní prostředí. Výzkum je prováděn většinou na území ČR a přispívá tak k jejímu bio-ekologickému mapování. Dlouhodobá pozorování ve vybraných lokalitách se soustřeďují na typické ekosystémy studované z hlediska geobotaniky, hydrobiologie, entomologie, půdní biologie, chemie a mikrobiologie a na problematiku eutrofizace vybraných přehrad a jezer.

V oblasti botaniky je studována taxonomie vyšších a nižších rostlin, zvláště řas, s využitím v oblasti ochrany přírody. Studium molekulární a buněčné biologie, genetiky, fyziologie a patogenů rostlin a hmyzu je předpokladem pro rozvoj rostlinných biotechnologií v zemědělství a využití hmyzu jako modelu pro obecně biologický výzkum. Botanický ústav též pečuje o Průhonický park, který je významnou součástí českého přírodního a kulturního dědictví.

ERC Consolidator grant pro výzkum biodiverzity

Biologická rozmanitost na celém světě dramatický klesá a mnoha druhům hrozí vyhynutí. Která společenstva přežijí? Ta s velkým množstvím rozmanitých druhů? Nebo naopak ta, v nichž jeden druh převládne? Výzkum zaměřený na udržování rozmanitosti v přírodě podpoří prestižní evropský grant ERC Consolidator ve výši 2 milionů eur. Obstojí lépe druh, v němž jsou všichni jedinci stejní, nebo takový, kde se naopak odlišují?

„Abychom vymírání druhů mohli bránit, musíme tyto souvislosti znát,“ říká nový nositel grantu, odborník na molekulární ekologii Jan Hrček. Na jeho vědeckém záměru zaujal výběrovou komisi novátorský výzkumný přístup k biologické rozmanitosti. Badatel chce totiž propojit ekologii s evolucí: „Ekologie zkoumá, jak fungují vztahy mezi více druhy organismů, zatímco evoluční biologie řeší změny uvnitř jednoho druhu. Příroda se ale neustále mění a my se na ni musíme dívat komplexně.

„Nově se ukazuje, že změny v rámci populací mohou být velmi rychlé. Během několika málo generací se mohou změnit vlastnosti organismů, například nastavení imunitního systému nebo metabolismu, i když navenek vypadá daný druh pořád stejně. To může mít vliv na druhovou pestrost.

Čtěte také: Znečištěné ovzduší a lidské zdraví

Jako pokusný modelový systém použije octomilky a jejich přirozeného nepřítele, parazitické vosičky. V zemědělství se často používají k biologické ochraně rostlin proti hmyzím škůdcům. Další část se uskuteční v laboratorních podmínkách v Českých Budějovicích. Tým bude pracovat s šesti druhy octomilek a šesti druhy parazitických vosiček. „Vytvoříme několik mikrokosmů s různým počtem druhů octomilek a vosiček a s různou genetickou variabilitou v rámci jednoho druhu. Výhodou tohoto modelového systému je snadný chov hmyzu a také fakt, že octomilka během roku vystřídá deset až patnáct generací. Za tu dobu už dochází k evolučním změnám. „Takový výzkum nemůžeme provádět na lvech nebo antilopách.

Výsledky grantové soutěže za rok 2022 oznámila 31. ledna 2023 Evropská rada pro výzkum (ERC). Z celkového počtu 2222 žadatelů z celé Evropy uspělo se svými návrhy 321 vědců. Rada jim rozdá 657 milionů eur. Granty ERC Consolidator jsou určeny excelentním vědcům, kteří mají za sebou 7 až 12 let zkušeností po absolvování doktorského studia.

Adaptace živočichů na změny klimatu

Hlavním předmětem výzkumu naší laboratoře je odpověď živočichů na změny klimatu (primárně v období od poslední doby ledové). Na příkladu norníka rudého (Myodes glareolus, známého také jako Clethrionomys glareolus) se nám podařilo ukázat, že existují populace tohoto lesního hraboše, které mají původ v takzvaných „severních“ refugiích, to znamená v glaciálních refugiích, která existovala výrazně severněji než tradičně známá refugia ve Středomoří, s největší pravděpodobností na lokalitách s místně příznivějším klimatem v oblastech pro lesní druhy jinak neobyvatelných (například v údolích Karpat).

Projekty, které v současnosti řešíme, se snaží identifikovat klíčové geny zodpovědné za ekologické adaptace, které norníkům v severních refugiích umožnily v takových podmínkách přežít. Studujeme proto geny se známým vztahem k adaptacím na klima u jiných druhů (kandidátní geny).

tags: #akademie #věd #ekologie #výzkum

Oblíbené příspěvky:

• Ubytování pro školy v přírodě v Horní Malé Úpě
• Ochrana přírody a zábava pro děti
• Nová pravidla pro odpadové hospodářství
• Význam Ježíše v přírodě
• Komunální odpad a jeho zpracování