Oddelenie biodiverzity a ekológie

Hlavným zameraním oddelenia je štúdium biodiverzity na rôznych úrovniach a interakcií jej komponentov s prostredím. Objektom nášho výskumu je široké spektrum organizmov a ich zoskupení, od rastlinných spoločenstiev, cez riasy, sinicehuby až po bezstavovceryby. Študujeme pôvodné, ale aj nepôvodné či invázne druhy v terestrických aj akvatických ekosystémoch. Geograficky je výskum na oddelení primárne situovaný do karpatského a panónskeho regiónu, nie je však výlučne limitovaný týmto územím, venujeme sa aj viacerým nadregionálnym témam.

V súčasnosti študujeme štruktúru, vývoj, či históriu spoločenstiev a populácií, venujeme sa klasifikácii, autekologickým charakteristikám, systematikefylogenéze. Z evolučného hľadiska skúmame trendy vývoja populácií, adaptácií na prostredie či funkčnú diverzitu.

Cieľom nášho výskumu je predovšetkým lepšie pochopiť zloženie, vývoj a zmeny biodiverzity v priestore a čase a prispievať k jej ochrane.

Naše aktuálne výskumné skupiny a ich aktivity

  • Vegetačná ekológia
    • 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 v rámci palearktickej biogeografickej oblasti, ktorázachytáva diverzitu trávnych porastov 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 biogeografických regiónoch 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 časopriestorových zmien, ktoré sa premietajú do zmien v diverzite a rozšírení populácií druhov a spoločenstiev na všetkých organizačných úrovniach v alpínskej a arktickej oblasti. Výskum variability rastlinných spoločenstiev, obhospodarovania a manažmentu, vplyvu klimatických zmien a iných prírodných a/alebo ľudských disturbancií na biotopy v tomto krehkom a drsnom prostredí.
    • Výskum vegetačných zmien rôznych biotopov, v súčasnosti najmä halofilných spoločenstiev, ktoré sú na Slovensku na pokraji zániku vzhľadom na narušený vodný režim a opustenie lokalít. Štúdium možností obnovy biotopov na trvalých plochách, použitie riadených terénnych experimentov na zistenie regeneračného potenciálu rôznych typov biotopov a vplyvu rôzneho spôsobu manažmentu.
    • 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. 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.
  • Výskum dlhodobého celosvetového procesu 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 s nimi súvisiacich databáz (dass.sav.sk);
    - 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.
  • Biodiverzita a ekológia vodných ekosystémov
    • Štúdium diverzity spoločenstiev vodných ekosystémov zahŕňa: i) deskripciu nových taxónov, 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) identifikácia indikátorových skupín vodných organizmov s potenciálom reprezentovať celkovú biodiverzitu biotopov; vi) štúdium nepôvodných vodných organizmov a ich vplyv na pôvodnú biotu lotických a lentických ekosystémov.
    • Výskum ekológie vodných organizmov a ich spoločenstiev je primárne zameraný na štúdium časovo-priestorových zmien vodnej bioty a podmienok prostredia.
    • Genetickú štruktúru populácií študujeme hlavne u 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.
    • V tejto oblasti sú naše výskumné aktivity zamerané na habitatové nároky a migrácie reofilných druhov rýb veľkých riek, analýzu priechodnosti migračných bariér a prípravu návrhov opatrení na ich zlepšenie, testujeme tiež inovatívne molekulárne postupy a ich efektívnu aplikáciu v monitoringu ekologického stavu ekosystémov.
  • Laboratórium Molekulárnej ekológie a mykológie (MEM) sa zaoberá funkčnou diverzitou a interakciou húb s ďalšími komponentmi prostredia. Základná požiadavka pre pochopenie procesov v biologických ekosystémoch je znalosť evolúcie a fylogenézy druhov a ich adaptácie. Laboratórium má tradíciu vo výskume taxonómie a fylogenézy húb. Bioklimatické údaje slúžia na prepojenie fylogenézy húb s priestorovou distribúciou a ekologickými požiadavkami patogénnych a mykoríznych druhov húb. Taxonomické znalosti sú takisto požívané v metabarkódingových štúdiách hubových spoločenstiev v environmentálnej DNA. Funkčné skupiny jednotlivých druhov sú využívané na sledovanie reakcií hubových spoločenstiev na rôzne ekologické faktory. Laboratórium kombinuje metódy pokročilej svetelnej mikroskopie, DNA extrakcií zo stielok jednotlivých húb aj z environmentálnych vzoriek, fylogenetické analýzy, bioinformatické analýzy metabarcodingových matíc, kultivácie čistých kultúr húb a sledovanie mikrobiálnych enzymatických aktivít.

Pedologické laboratórium

  • sušička laboratórneho skla KBC G – 100/250
    sušička rastlinného materiálu HS 402
    predvážky MP – 30
    predvážky Chirana P3/300
    analytické váhy Radwag AS 310/C/2
    trepačka Chirana
    Eutech PC 650 pH meter, konduktometer
    susička PREMED KBC G - 100/250