Projekti

Združbe, odnosi in komunikacije v ekosistemih

Holder: prof. dr. Anton Brancelj

Code: P1-0255

Duration: 1. 1. 2014 - 31. 12. 2016

Program je kompleksen pristop k raziskovanju odnosov med organizmi in okoljem, kar spada v širši kontekst zgradbe in delovanja ekosistemov. Raziskovalni program poteka v obliki vsebinskih sklopov, od celice preko organizmov do združb.

Sklopi so:

  1. Raziskave mehanizmov komunikacije - kot proces pretoka informacij med organizmi;
  2. Nevrobiološke raziskave – poudarek na senzoričnem delu živčnega sistema;
  3. Okolje – organizem – s poudarkom na ekofizioloških raziskavah (vpliv temperature in tujih snovi);
  4. Interspecifični odnosi – odnosi med vrstami (plen-plenilec, prehranske mreže);
  5. Biodiverziteta -  vedenjske značilnosti in genske strukture populacij, endemne vrste;
Integralne raziskave v ekosistemih - vpliv človeka na vodno in kopensko okolje.  Pri izvajanju programa sodelujeta dve raziskovalni skupini Nacionalnega inštituta za biologijo (skupini NEVRO in EKO), v sodelovanju s Prirodoslovnim muzejem Slovenije.

Program “Združbe, odnosi in komunikacije v ekosistemih“ je nadaljevaje programa, ki je potekal v obdobju 2009-2013. Zasnovan je modularno in v posameznih sklopih sodelavci programa raziskujejo posamezna specifična področja (raziskave mehanizmov komunikacije, nevrobiološke raziskave, okolje-organizem, interspecifični odnosi, biodiverziteta in invazivne vrste), ki se nadgrajujejo v kompleksne raziskave v ekosistemih – ekosistemske storitve. Del temeljnih raziskav je nadaljevanje dolgoročnih raziskav, ki so v prejšnjem programskem obdobju izkazale najvišji potencial za razvoj novih raziskovalnih smeri (zlasti na področjih komunikacije žuželk, nevrobioloških raziskav in raziskav biodiverzitete). Hkrati pa bo v novem programu večji poudarek na proučevanju invazivnih tujerodnih vrst, ki imajo v določenih okoljih neposredne negativne gospodarske posledice (žuželke) ali pa vplivajo na delovanje ekosistema preko zmanjševanja ekosistemskih storitev (npr. vodni organizmi - potočni raki). Pričujoči program je zasnovan kompleksno s ciljem ugotavljanja mehanizmov delovanja ekoloških sistemov, ki so danes ključni za reševanje okoljskih problemov povezanih z živim svetom in vsebujejo tako ekonomske (kontrola škodljivcev, bioindikacija onesnaženosti okolja, preskrba s pitno vodo, zmanjševanje vpliva tujerodnih vrst) kot tudi ekosistemske oziroma varstvene vidike (ohranjanje biodiverzitete in ekosistemskih storitev, Natura 2000, izginjanje opraševalcev, klimatske spremembe). Program zato v intergrirano celoto združuje zelo kompleksen spekter raziskav vezanih na terensko delo, laboratorijske teste, kot tudi eksperimentalno ugotavljanje temeljnih mehanizmov podprtih z matematičnimi in statističnimi modeli, ki bistveno izboljšujejo natančnost napovedi izidov postavljenih hipotez. Na področju temeljnih raziskav, kjer so člani programske skupine med vodilnimi v svetu, bodo glavni poudarki programa predvsem na (1) komunikaciji med organizmi, kjer želimo prispevati k odkrivanju mehanizmov delovanja ekosistemov, reševanja problematike škodljivcev brez uporabe za okolje obremenjujočih kemičnih pripravkov, evolucijskih mehanizmov in biologije socialnih žuželk, ter na področju (2) sprememb ekosistemov in biodiverzitete, ki jih danes diktirajo klimatske spremembe, onesnaževanje in povečani vnosi tujerodnih vrst. Na podlagi pridobljenega, lastnega temeljnega znanja, ki ga ustvarjamo v programski skupini, se lahko lotevamo tudi izvajanja in vodenja zahtevnejših aplikativnih nalog povezanih z izkoriščanjem ter ohranjanjem ekosistemov in ekosistemskih storitev. Člani programske skupine so vpeti v mnoga mednarodna znanstvena sodelovanja tako na področju projektnega kot znanstveno-raziskovalnega ter publicističnega dela. Poleg tega so sodelavci programske skupine tudi pedagoško usposobljeni in vključeni v več pedagoških programov na vseh nivojih univerzitetnega študija.

Poslanstvo programa je ustvariti odprto akademsko in razvojno-aplikativno okolje za odkrivanje novih spoznanj o življenju na vrhunskem mednarodnem nivoju v korist družbenega razvoja oz. reševanju izzivov, s katerimi se sooča sodobna družba. Slednje je ena od treh prednostnih nalog v okviru evropskega programa Horizont 2020. Kot že v preteklem programskem obdobju bodo rezultati programske skupine usmerjali trend raziskovanja v svetovnem merilu zlasti na dveh področjih: a) Novi pristopi v raziskavah vedenja in sporazumevanja med organizmi (zlasti žuželkami) bodo prinesli nova temeljna spoznanja o mehanizmih, ki vrstam omogočajo obstoj in razvoj v določenem okolju. Ker se v naravi vsako sporazumevanje odvija v komunikacijskem omrežju, bodo raziskave, ki v temeljih spreminjajo razumevanje principov komunikacije, prispevale nov, svež pogled v procese, ki so osrednjega pomena za razumevanje tako osnov sporazumevanja, kot tudi evolucijskih vzorcev speciacije. Hkrati te raziskave odpirajo možnosti uporabe rezultatov v praksi (kontrola in nadzor škodljivcev), kar člani programske skupine že izvajajo skupaj z brazilskimi in italijanskimi sodelavci. Rezultati teh raziskav so osnova razvoja alternativnih metod biološke kontrole škodljivih vrst žuželk kot ekonomsko pomembnega faktorja pridelave hrane na našem planetu. Raziskave čebel imajo še poseben pomen ne samo za razvoj znanosti in vedenja o biologiji socialnih žuželk, temveč tudi za obstoj življenja na Zemlji, ki je odvisno od prisotnosti opraševalcev. b) Rezultati programa bodo prispevali k razumevanju prilagajanja organizmov na spremembe v okolju, zlasti z vidika temperature, onesnaževanja in bolezni, kar bo pomembno zlasti pri raziskavah tujerodnih invazivnih vrst, ki predstavljajo resne tekmece domorodnim vrstam. Invazivne vrste lahko neposredno negativno vplivajo na kakovost ekosistemskih storitev, od katerih je močno odvisno kakovostnejše življenje v evropskih (in tudi drugih) družbah (eden od treh ciljev programa Horizon 2020). Vpliv temperature na življenjske procese organizmov v tropskih in zmernih klimatih, kar je predmet sodelovanja z brazilskimi raziskovalci, bo dalo odgovore na vprašanja, povezana s klimatskimi spremembami. Onesnaženje je neločljivi del urbanih ekosistemov, v katerih živi večji del prebivalstva in vpliv le-tega je del sodelovanje s finskimi raziskovalci na področju urbane ekologije. Kakovost ekosistemskih storitev se odraža tudi prek biodiverzitete, ki je eden od pokazateljev stabilnosti okolja. Pri tem nam lahko pomagajo zlasti raziskave nekaterih manj poznanih in občutljivih ekosistemov (zlasti podzemnih), ki nudijo življenjsko okolje številnim še nepoznanim organizmom, obenem pa so pomemben vir zdrave pitne vode (ena od pomembnih ekosistemskih storitev). Zlasti pri raziskavah podzemne favne so člani skupine poznani v širši svetovni javnosti.

Programska skupina je edina v Sloveniji, ki se ukvarja z integrativnimi in multidisciplinarnimi raziskavami življenjskih združb, vedenja in komunikacij v različnih ekosistemih, zato njen obstoj in razvoj predstavlja pomemben vir informacij o bioloških procesih v slovenskem okolju. Novosti predlaganega programa sta vpeljava kemične ekologije v Slovenijo ter  razširitev raziskav tujerodnih vrst, saj le-te predstavljajo vedno večjo tako ekosistemsko kot ekonomsko grožnjo tudi v Sloveniji. Predlagani raziskovalni program je pomemben za družbeno-ekonomski in kulturni razvoj Slovenije tudi zaradi velike širine in globine znanja, ki ga daje skupina svojemu okolju s pedagoškim delom, usposabljanjem novih raziskovalcev, aplikativnimi in razvojnimi raziskavami, uvajanjem novih tehnologij, popularizacijo znanosti in sodelovanjem z umetniki. Obenem je skupina tudi okno v svet na področju znanosti o življenju v okviru svojih specialističnih znanj, ki jih prenašajo v tuja okolja in tako tam predstavljajo glasnike slovenske znanosti. V skupini je v preteklem programskem obdobju končalo podiplomski študij osem doktorandov, od tega sedem mladih raziskovalcev. V letu 2013 se v programski skupini izobražuje še sedem doktorandov. Kot nosilci predmetov sodelavci skupine na vseh nivojih predavajo na Univerzah v Ljubljani, Mariboru in Novi Gorici ter tudi na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Štefana. V okviru CRP projektov je programska skupina že v preteklosti prispevala pomembna spoznanja na področju entomologije, varstva rastlin, uporabe laserske tehnologije v biologiji, trajnostnega razvoja, reševanja vprašanja ocene ekološkega statusa voda kot jih zahteva vodna direktiva (WFD) in razvoja metodoloških osnov monitoringa, ki jih zahteva evropska Habitatna direktiva. Prispevala je pomembna spoznanja o populacijah gozdnih živali kot tudi o stanju gozdnih ekosistemov v Sloveniji. Pomembne so tudi raziskave oz. svetovanja, ki se izvajajo neposredno za naročnike iz industrije / gospodarstva (Holding Savske Elektrarne, Elektro Primorska) in storitvenih dejavnosti (JP Vodovod-Kanalizacija). Pri tehnološkem razvoju Slovenije sodeluje skupina z uvajanjem novih metod (laserske tehnologije, optode v ekofizioloških meritvah, statistične metode za analizo nevrofizoloških podatkov, novih, okolju prijaznih metod za kontrolo žuželčjih škodljivcev in nove metode pri bioloških raziskavah podzemnih vod). Programska skupina je usposobljena za integralne raziskave v okolju in tako neposredno prispeva k ohranjanju naravne dediščine. Njeni sodelavci nagovarjajo širšo javnost z namenom popularizacije znanosti ter ozaveščanja o pomenu varovanja okolja in trajnostnega razvoja (še zlasti preko INTERREG EU projektov). Hkrati preko strokovnih in poljudnih prispevkov, v katerih uvajajo novo strokovno terminologijo na področju ekologije in zoologije, prispevajo k razvoju slovenskega jezika in s tem k slovenski nacionalni identiteti.

SICRIS