Oddelenie geobotaniky

Štúdium prírodných a poloprírodných lúk najmä v palearktickej biogeografickej oblasti s nasledujúcimi hlavnými cieľmi: i) vyhodnotiť vplyv environmentálnych faktorov, vplyv manažmentu a obhospodarovania na zloženie a diverzitu trávnych porastov; ii) prispievať k rozvoju medzinárodnej databázy zápisov z palearktických trávnych porastov zachytávajúcich diverzitu rastlín na rôznych škálach; iii) študovať ekológiu a populačnú biológiu vzácnych a ohrozených druhov trávnych porastov; iv) podporovať rozvoj komplexných a účinných nástrojov na ochranu biodiverzity trávnatých porastov a ekosystémových služieb.

Výskum vzťahov medzi vegetáciou a prostredím v lesoch mierneho pásma, najmä v rôznych typoch zmiešaných lesov, ale aj v lužných a rašeliniskových lesoch vo všetkých bioregiónoch strednej a južnej Európy. K hlavným výskumným témam patrí: i) vplyv environmentálnych faktorov a lesného hospodárenia na druhové zloženie a druhové bohatstvo lesného podrastu; ii) diverzita (alfa, beta a gama) lesov v rôznych biogeografických regiónoch; a iii) základné mechanizmy a procesy invázie rastlín do lesných ekosystémov.

Štúdium časo-priestorových zmien, ktoré sa premietajú do zmien v diverzite a rozšírení populácií druhov a spoločenstiev na všetkých organizačných úrovniach v alpínskej a arktickej oblasti. Zameriavame sa na variabilitu rastlinných spoločenstiev, obhospodarovanie a manažment, vplyv klimatických zmien a iných prírodných a/alebo ľudských disturbancií na biotopy v tomto krehkom a drsnom prostredí.

Študujeme vegetačné zmeny biotopov s výskytom halofytov – rastlín adaptovaných na extrémne prírodné podmienky (silne zasolená pôda, kolísavý vodný režim). Možnosti obnovy tohto špecifického biotopu skúmame na rôznych trvalých plochách, pretože na Slovensku sú na pokraji zániku vzhľadom na narušený vodný režim a opustenie lokalít. Riadenými terénnymi experimentami zisťujeme regeneračný potenciál slaných stepí a poukazujeme na jednoznačnú závislosť existencie slaniskovej vegetácie od pasenia.

Výskum a klasifikácia vegetácie Európy a iných oblastí s týmito hlavnými cieľmi: i) charakterizovať variabilitu vegetácie rôznych rastlinných spoločenstiev a biotopov; ii) posúdiť vplyv environmentálnych faktorov na túto variabilitu; iii) vymedziť vegetačné jednotky na základe formalizovaných fytocenologických metód; a iv) vytvárať prehľady vegetácie pre vedecké účely, ako aj pre účely ochrany prírody. Už od roku 1995 budujeme Centrálnu databázu fytocenologických zápisov Slovenska (CDF, ibot.sav.sk/cdf), ktorá patrí svojou kvalitou a veľkosťou na popredné miesta v Európe i vo svete.

Skúmame dlhodobý celosvetový proces interakcií medzi ľuďmi a ostatnými súčasťami ekosystémov. Rozsah a tempo synantropizácie sa zväčšuje zároveň s akceleráciou vývoja civilizácie. Dôsledkami sú fragmentácia ekosystémov a biotopov, ústup až zánik pôvodných druhov, zmenšovanie vplyvu prirodzených geografických bariér, mnohé nepôvodné druhy sa správajú invázne. Výsledkom je homogenizácia biologických spoločenstiev a dramatický pokles ich rezistencie a reziliencie. Strata samoregulačných schopností môže viesť až k rozpadu a zániku pôvodných, ale aj náhradných a človekom manažovaných ekosystémov.
Zameriavame sa na:
– výskum časopriestorovej dynamiky synantropných spoločenstiev;
– štúdium procesov prenikania nepôvodných druhov do pôvodných biocenóz;
– štúdium synantropných líniových koridorov (napr. rieky, železnice, cesty) so zreteľom na šírenie nepôvodných, ale aj pôvodných vzácnych teplomilných a slanomilných druhov;
– štúdium ekológie nepôvodných druhov a ich spoločenstiev;
– výskum druhovej variability synantropných spoločenstiev a ich klasifikáciu;
– štúdium dôsledkov fragmentácie a homogenizácie na pôvodnú biotu, najmä jej biodiverzitu na druhovej a genetickej úrovni;
– využitie multispektrálnych dát z diaľkového prieskumu Zeme na poznanie distribúcie, smerov a rýchlosti šírenia nepôvodných druhov a ich spoločenstiev (ale aj ústupu pôvodných (Natura 2000) biotopov);
– tvorbu a aktualizáciu sumarizačných diel (Synantropná vegetácia Slovenska, Zoznam nepôvodných druhov Slovenska) a pre ne nevyhnutných databáz;
– implementáciu princípov občianskej vedy (Citizen Science) pre zber údajov o rozšírení nepôvodných druhov organizmov a využitie potenciálu tohto prístupu pre zmenu povedomia verejnosti o problematike biologických invázií (mobilná aplikácia VISITOR).

Diaľkový prieskum predstavuje účinný nástroj na získavanie údajov a monitorovanie rozmanitosti krajiny a dynamiky vegetácie bez fyzického kontaktu s objektom. Sústreďujeme sa na vývoj a implementáciu nových matematických metód, výpočtových algoritmov a softvérových riešení pre filtrovanie nelineárnej difúznej infraštruktúry satelitných dát, automatizovanú segmentáciu satelitných obrazov a dynamické sledovanie objektov a oblastí záujmu pomocou satelitných snímok. Zameriavame sa na presnú lokalizáciu a klasifikáciu biotopov NATURA 2000 a dynamické monitorovanie kvalitatívnych zmien pomocou vyvíjaného softvéru pre segmentáciu obrazu. Lokalizácia, klasifikácia a dynamická segmentácia a sledovanie zmien v priestore a čase sú založené na spracovaní a analýze údajov z radaru so syntetickou apertúrou Sentinel-1 (SAR), z multispektrálnych zobrazovacích údajov Sentinel-2 a ich kombinácii, ako aj údajov z leteckých fotografií.

Štúdium diverzity spoločenstiev vodných ekosystémov zahŕňa: i) deskripciu nových taxónov (vodný hmyz), fylogenetické vzťahy, systematiku vybraných skupín; ii) výskum stavu biodiverzity (výskum využiteľnosti a následná aplikácia inovatívnych metód – DNA barcoding, metabarcoding, environmentálna DNA); iii) budovanie celonárodnej databázy DNA barkódov vodnej bioty Slovenska; iv) analýzu vzťahov medzi taxonomickou a funkčnou diverzitou vodných organizmov a prostredím vrátane ľudských vplyvov; v) výskum indikátorovej skupiny vodných organizmov, ktoré by dobre reprezentovali celkovú biodiverzitu v pondoch.

V rámci výskumu ekológie vodných organizmov a ich spoločenstiev sa zaoberáme štúdiom časovo-priestorových zmien vodnej bioty a podmienok prostredia.

Študujeme genetickú štruktúru populácií druhov vodnej fauny v špecifických akvatických biotopoch (napr. alpínske jazerá, vyvieračky). Skúmame genetickú diverzitu, vývoj a zmeny populácií (zdroje šírenia, izolácia, bariéry) v biotopoch, ktoré sú veľmi citlivé na zmeny prostredia a môžu slúžiť ako ich skorý indikátor.

Skúmame habitatové nároky a migrácie reofilných druhov rýb veľkých riek, sledujeme priechodnosť migračných bariér a pripravujeme návrh opatrení na ich zlepšenie.