Konzervační biologie a biodiverzita: Definice a význam

Diverzita rostlin na Zemi je spjata se třemi významnými evolučními jevy: hybridizací, polyploidizací a apomixií. Naše skupina zkoumá, jakým způsobem se tyto jevy projevují v evoluci rostlin, jak ovlivňují jejich vlastnosti a jak se odráží v jejich diverzitě. Dále studujeme ekologii populací a společenstev cévnatých rostlin s důrazem na klimatickou změnu. V důsledku toho se mění podmínky prostředí, následně pak vzájemné vztahy mezi druhy ve společenstvech a celkově pak biodiverzita na různých časoprostorových úrovních.

Při našem výzkumu používáme široké spektrum terénních, laboratorních i statistických metod a přístupů, např. morfometrickou analýzu, fytocenologické snímkování, počítání chromozomů, průtokovou cytometrii, metody založené na sekvenování DNA, statistické modelování nik a mnoho dalších. Slouží nám k tomu dobře vybavené laboratoře, skleníky, experimentální pozemek a herbář (OL). Rostliny studujeme na všech úrovních organizace, od jejich DNA po rostlinná společenstva.

Historický vývoj přístupů ke konzervaci přírody

1. Romantické období
2. Období divočiny
3. Konzervační období
4. Období řízené péče

Hodnota biodiverzity

• Instrumentální (užitková) hodnota

Přístupy k hodnocení

1. Antropocentrismus
2. Biocentrismus

Úrovně biodiverzity

• Genetická diverzita
• Druhová diverzita (Druhová bohatost, taxonomická diverzita, funkční diverzita)

Alfa, beta a gama diverzita

Vztahy alfa vs. beta vs.

Endemismus

• Stupeň endemismu
• Endemismus ve floristických oblastí Země
• Endemismus v zoogeografických oblastech Země
• Endemity ČR - cévnaté rostliny

Ochrana druhů

Může být ochrana přírody postavena na druhové ochraně?

Červené knihy

• Červené knihy v ČR

Minimální životaschopná populace

• Analýza životaschopnosti populace

Teorie ostrovní biogeografie a ochrana přírody

• Okrajový efekt
• Metapopulace
• Zdrojové (source) a propadové (sink) populace
• Velikost přírodních rezervací
• Minimalizace okrajového efektu
• Biokoridory

Invazní druhy

• Kompetice
• Predace
• Zavlečení parazitů či nemocí
• Vlastnosti druhů, které jsou předpokladem úspěšné invaze
• Fáze invaze
• Geohistorické měřítko
• Gradienty prostředí

Mezinárodní úmluvy a organizace na ochranu biodiverzity

• Úmluva o biodiverzitě (CBD)
• Bonnská úmluva (CMS)
• Ramsarská úmluva
• Washingtonská úmluva (CITES)
• Man and Biosphere - program UNESCO

Evropská legislativa

• Bernská úmluva
• Směrnice (Directives)

Další nevládní organizace (NGOs)

• např. Federace EUROPARC
• Planta Europa

Přeměnu planých druhů rostlin v plodiny lze považovat za zrychlenou evoluci, která je výsledkem lidského a přírodního výběru. Tyto procesy vedly k tzv. domestikačnímu syndromu, který zahrnuje změny vzhledu rostlin, jejich obranyschopnosti a využitelnosti. Za klíčové jsou považovány dva znaky: omezení samovolného šíření a odstranění dormance semen. Omezení šíření bylo u většiny plodin předmětem selekce, aby se usnadnila sklizeň, zatímco u planě rostoucích rostlin je šíření semen zásadní strategií přežití.

Semena zásadním způsobem přispěla ke zlepšení reprodukčního potenciálu a schopnosti šíření rostlin. Zvláštní význam má především osemení semen, které zajišťuje ochranu v semeni ukrytého embrya před vniknutím patogenů nebo nepříznivými vlivy prostředí. Osemení představuje fyzikálně-chemickou ochrannou bariéru semen. Semena planě rostoucích a kulturních rostlin se svým vzhledem a vlastnostmi nápadně odlišují, především vlastnosti jejich osemení se v průběhu domestikace zásadně změnily. Schopnost semen přetrvávat v půdě po dlouhou dobu bez rozkladu je do značné míry dána vlastnostmi osemení. Zajímáme se také o planě rostoucí příbuzné plodin (Crop Wild Relatives, CWR), zejména luskovin. Je známo, že během domestikace došlo ke snížení diverzity. To vedlo k tomu, že moderní plodiny jsou náchylné k chorobám a škůdcům.

Čtěte také: Vlastnosti konzervačního maziva

Planetu Zemi obývají miliardy druhů mikroorganismů. Značnou část z nich tvoří sinice a řasy, které jsou zodpovědné za polovinu globální primární produkce. V naší skupině se zabýváme otázkami souvisejícími s biodiverzitou a evolucí sinic a řas (zejména zlativek a rozsivek). Zajímají nás konkrétně faktory, které ovlivňují distribuci, diverzifikaci, vývoj druhů sinic a řas a jejich adaptaci na nehostinné podmínky, například sucho.

K objasnění evolučních jevů používáme metody na úrovni fenotypu (zejména morfologie), genomu, transkriptomu, epigenomu a proteomu. Evoluční vztahy rekonstruujeme pomocí jednotlivých genů a celých genomů. Důležitou součástí našeho výzkumu je také rozšiřování našich poznatků z taxonomie sinic. Každým rokem nacházíme nové rody a druhy sinic od tropů až po polární oblasti. Dále jsme v průběhu let nastřádali rozsáhlou sbírku sinic, která čítá téměř tisíc kmenů. Část z nich je udržována v rámci sbírky fytopatogenních mikroorganismů (UPOC), která obsahuje také sinice a řasy. Cílem tohoto projektu je pochopení vzniku druhů v rámci terestrických sinic rodu Microcoleus (Cyanobacteria).

Oddělení fytopatologie a mikrobiologie je vědecky dlouhodobě zaměřeno na komplexní výzkum problematiky biologie fytopatogenních hub a variability interakcí rostlin a fytopatogenních organismů. Výzkumnou činnost lze rozdělit do pěti hlavních částí:

1. Tvorba a udržování sbírek fytopatogenních organismů, zejména biotrofních parazitů rostlin a některých dalších skupin.
2. Studium biologické a genetické variability fytopatogenních hub a jejich dynamiky na nejrůznějších úrovních (individuální a populační, lokální i na úrovni velkých geografických oblastí), včetně jejich rezistence k fungicidům i citlivosti vůči biologickým preparátům. Pozornost je rovněž věnována diagnostice původců chorob rostlin za použití klasických a molekulárních metod. Zejména jde o zástupce řádů Peronosporales (Bremia, Peronospora, Pseudoperonospora, Plasmopara), Erysiphales (Erysiphe, Podospahera, Sphaerotheca) a vybrané skupiny nekrotrofů (Fusarium sp., Ramularia collo-cygni, Oculimacula yallundae, Mycosphaerella graminicola).
3. Kolekce genových zdrojů rostlin (Cucurbitaceae, Lactuca, Solanum) a výzkum jejich taxonomie, biologie, ekologie, biogeografie a genetické variability, jako východiska pro komplexní výzkum interakcí rostlina-patogen, ale také pro jejich praktické využití jako zdrojů a donorů rezistence ve šlechtění rostlin.
4. Biodiverzita a genetická variabilita interakcí hostitel-patogen v přírodních a kulturních patosystémech na modelových objektech výše uvedených skupin rostlin a patogenů.

Naše skupina se zabývá studiem populační genetiky ohrožených druhů rostlin. V rámci našeho výzkumu se snažíme popsat vztahy a rozdíly mezi populacemi, a následně vysvětlit příčiny, které k tomuto rozrůznění vedly. Rovněž se pokoušíme o identifikaci hlavních faktorů negativně ovlivňující populace studovaných druhů. Při našem výzkumu sledujeme rozdíly mezi organismy na úrovni změn v pořadí nukleotidů v DNA. Tyto informace získáváme jednak pomocí klasického Sangerova sekvenování krátkých genomických regionů, tak pomocí metod celogenomového genotypování. Na našem pracovišti provádíme rovněž studie využívající mikrosatelitní anebo AFLP markery. Tyto metody rovněž využíváme pro studium genetické variability genofondových kolekcí planých locik a fytopatogenních hubových organismů.

Oddělení tkáňových kultur a rostlinných biotechnologií, je vědecky dlouhodobě zaměřeno na aplikovaný výzkum v oblasti in vitro kultur rostlin. Výzkumná činnost zahrnuje studium regenerace protoplastových kultur rostlin a zygotické embryogeneze in vitro na buněčné a transkripční úrovni. Podstatnou části výzkumných aktivit je i experimentální činnost spojená s mikropropagací léčivých a aromatických rostlin a přípravou jejich nových genotypů pomocí metod artificiální polyploidizace. Nové linie léčivých rostlin jsou testovány na změny genové exprese v biosyntéze sekundárních metabolitů a rovněž na kvalitativní a kvantitativní změny ve spektru sekundárních metabolitů obsažených v rostlinách.

Čtěte také: Podrobnosti o studiu biologie

Realizované exkurze a stáže v rámci projektu

V rámci projektu je realizováno celkem 9 exkurzí a terénních cvičení, z nichž 5 představují exkurze zahraniční. Stáže studentů na zahraničních pracovištích jsou mj. nezbytným předpokladem úspěšného dokončení akreditovaného Ph.D. studia na PřF UP. Stáže lektorů a pobyty na zahraničních univerzitách a vědeckovýzkumných pracovištích jsou zařazeny v rámci podpory vzdělávání přednášejících lektorů. Nové poznatky získané při studijních pobytech lektorů v zahraničí jsou implementovány do výukových kurzů.

Konference a profesní růst

Konference s plánovanou účastí lektorů a studentů, zahrnuté v rámci podpory pregraduálního i postgraduálního studia a zlepšení vzdělanosti lektorů. Konferenční účast probíhá především formou aktivní účasti (viz referáty, postery). Význam této klíčové aktivity tkví jednak v profesním růstu účastníků (studenti, lektoři), souvisí však také s povinnou náplní Ph.D. studentů formou aktivní účasti na mezinárodních odborných setkáních (viz konference, kongresy, semináře, kolokvia apod.).

Čtěte také: Podrobnosti o systematické biologii a ekologii

tags: #konzervační #biologie #biodiverzita #definice

Oblíbené příspěvky:

• Proměňující se mediální krajina
• Udržitelné lahve na vodu
• Ekologické využití plazmatu
• Zajímavosti Ústecka
• Papír v komunálním odpadu