Zahraniční výzkumy a centra

Papua-Nová Guinea

Již více než deset let v pralesích Papui-Nové Guineje vědci a studenti z Přírodovědecké fakulty zkoumají společenstva rostlin a hmyzu.

Ekologie společenstev rostlin a hmyzu v pralesích Papui-Nové Guineje
Nová Guinea je jednou z posledních oblastí, kde dosud můžem najít souvislé porosty neporušeného tropického lesa. Zároveň je tento ostrov znám svou ohromující rozmanitostí unikátních rostlin a živočichů. Například z více než 20 tisíc zdejších rostlinných druhů se 70 % vyskytuje pouze tady. Podobně je tomu i u žab, hadů, ptáků či hmyzu. Pozdní kolonizace ostrova a jeho neprostupnost terénu způsobila, že o ekologii většiny organismů zatím nic nevíme a mnoho druhů stále čeká na objevení.

Již více než deset let ve zdejších pralesích vědci a studenti z naší fakulty zkoumají společenstva rostlin a hmyzu. Nedaleko přístavu Madang byla tehdy založena na břehu korálové laguny maličká základna. Dnes má tato stanice několik budov, včetně klimatizované laboratoře s moderním vybavením nezbytným pro ekologický výzkum. 20 papuánských zaměstnanců stanice (”parataxonomů”, speciálně vyškolených domorodých znalců zdejší přírody) zde pomáha sbírat a zpracovávat vzorky hmyzu a rostlin. Celý mezinárodní projekt zahrnuje rovněž americké, austrálské a britské instituce. Jeho cílem je porozumět procesům, které stojí za vznikem a udržováním ohromné biodiverzity tropických oblastí. Zajímají nás zejména vztahy mezi hmyzem a rostlinami, které tvoří v tropech převážnou většinu organizmů. Studují se především housenky motýlů a jejich parazitoidi, mravenci a dřevokazní brouci. V současné době se záběr rozšiřuje i na další skupiny včetně obratlovců.

Spolupráce našich studentů s místními asistenty se ukázala jako velmi efektivní. Výsledky výzkumu byly publikovány v řadě odborných článků v předních vědeckých časopisech včetně Nature a Science. Dlouholeté studium vztahů hostitelských rostlin a listožravého hmyzu pomohlo upřesnit světový odhad rozmanitosti druhů hmyzu z původních 10 - 30 na pouhých 4 – 6 miliónů druhů. Součástí papuánské mise je i vzdělávání domorodého obyvatelstva (např. rozvojový projekt nové vesnické školy) a ochrana přírody (snaha o vyhlášení chráněných oblastí; ekologická výchova).

Sami studenti naší fakulty si mohli již čtyřikrát vyzkoušet na vlastní kůži, jak se dělá tropický výzkum. Každé dva roky je pořádána exkurze v rámci kurzu z tropické ekologie, kdy je 10 studentů různých biologických disciplín vybráno pro třítýdenní pobyt na Papui. Dosud proběhly expedice v letech 2006, 2008, 2011, 2013, 2015 a 2017. Každý student měl možnost pracovat na vlastním projektu společně s některým z papuánských studentů biologie. Expedice zahrnovaly putovaní do všech základních typů prostředí, která lze na Papui nalézt. Studenti se potápěli na korálových útesech, pracovali v nížinném pralese ve vnitrozemí, jezdili kánojemi v mangrovových porostech, šplhali mlžným horským lesem až na vrchol nejvyšší hory Mt. Wilhelm do 4500 m.n.m., navštívili sopečný ostrov, tancovali s domorodci ozdobeni ve válečných barvách a čelenkách z rajčích per, žvýkali betelové ořechy a ochutnali kasuára.

Novoguinejský výzkum probíhá na katedře zoologie ve spolupráci s Entomologickým ústavem AVČR (kontaktní osoby Vojtěch Novotný, novotny at entu.cas.cz a M. Janda, janda at entu.cas.cz).

Další informace lze nalézt na stránkách:

Laboratory of Tropical Ecology
New Guinea Binatang Research Center
The adventure of tropical ecology (Biologické centrum AV ČR, v. v. i.)
Defender of New Guinea’s hidden life (Cosmos Magazine)

blog: Na Cestách Aneb strasti a slasti našeho cestování

Ornitologové PřF v Kamerunu

Projekt realizovaný na Katedře zoologie.

Kamerunské hory Bamenda Highlands představují jediné souvislé pohoří v Západní Africe, zároveň jsou jedním ze světových center biodiverzity. Díky dlouhodobé izolaci se zde vyvinula celá řada endemických druhů živočichů a rostlin. Z ptáků lze uvést například turaka Tauraco bannermani, leskňáčka Platysteira laticincta nebo apalise Apalis pulchra. Rozmanitost společenstev celého pohoří je však neustále pod hrozbou kácení horských lesů. Díky masivnímu odlesnění větší části hor došlo k fragmentaci původních biotopů do malých „ostrůvků“ na nepřístupných místech, kde přežívají populace vzácných živočichů i rostlin.V horách Bamenda Highlands již několik let probíhá mezioborový projekt, jehož hlavním cílem je studovat vztahy mezi ptačími a hmyzími opylovači a jejich hostitelskými rostlinami. Studium koevolučních procesů může jednak významně přispět k objasnění životních strategií cílových druhů, ale také k odhalení možností ochrany jednoho z nejvzácnějších ekosystémů Afriky – horských lesů. Polinační systémy v tropických oblastech jsou dnes již dobře známé vysokým počtem vstupujících druhů, kde může nešetrný zásah způsobit postupný zánik celého společenstva. V rámci projektu jsou mezi studované druhy strdimilů (Nectariniidae), hmyzu i rostlin také zahrnuty některé endemické druhy, jejichž ekologie je dodnes prakticky neznámá.

Z dosavadních výsledků vyplývá, že polinační vztah mezi endemity může být velmi těsný, jako je tomu například u netýkavky Impatiens sakeriana a strdimila Cyanomitra oritis. Soužití obou druhů doprovází celá řada morfologických, fyziologických i behaviorálních adaptací. Na druhé straně do systému vstupuje celá řada dalších opylovačů, které jsou více oportunní ve výběru hostitelských rostlin. V průběhu projektu bylo popsáno několik nových druhů ptačích parazitů a jeden drobný savec rodu Sylvisorex. V posledních letech byla navázána spolupráce s místními vědeckými autoritami a byla založena výzkumná stanice. Díky tomu se pro české vědce i studenty otevřela další možnost spolupráce na výzkumu v tropických oblastech.

Projekt probíhal na katedře zoologie (kontaktní osoba Jan Riegert, honza at riegert.cz).

Sinice a řasy v tropech

Výzkumy na Svalbardu

Výzkum drobných afrických savců

Náš výzkum afrických savců se ubírá dvěma směry. Prvním z nich je studium nejrůznějších aspektů biologie podzemních hlodavců, druhý představují převážně taxonomické studie na řadě drobných savců.

Podzemní hlodavci jsou savci, kteří si „zvolili“ náročný způsob existence, neboť žijí po celý život pod zemským povrchem. Oproti podmínkám nad zemí nabízí takový způsob života slušný počet výhod - především větší míru bezpečí před predátory a také mikroklimatickou stálost prostředí (bezvětří, vyšší teplota, konstantní vlhkost). Jak už to ale na světě chodí, výhody jsou vyváženy množstvím nevýhod - v norách není vidět, je tam málo O2 a hodně CO2 a k potravě je nutno se prokousat půdou. Vzhledem ke skrytému způsobu života jsme až do nedávna o biologii podzemních hlodavců věděli pramálo. K nejznámějším „podzemníkům“ patří afričtí rypoši. Náš výzkum se zaměřuje na málo známé jak samotářské, tak sociální druhy z oblastí střední a východní Afriky (Malawi, Zambie, Tanzanie). V poslední době jsme začali studovat i další podzemní hlodavce jako hlodouna velkého v Etiopii a slepce egyptského v Izraeli. V budoucnu se plánujeme soustředit i na další zástupce, např. na cokory v Číně.

Cíle našeho výzkumu spočívají v hledání toho, jak se tito živočichové vyrovnávají s nástrahami velmi náročného způsobu života pod zemí. Při našem výzkumu se snažíme důsledně propojovat terénní i laboratorní přístupy. V přírodě se věnujeme ekologii a chování podzemních savců v komplexech nor. Pomocí vysílaček sledujeme jejich aktivitu a hodnotíme faktory, které ji ovlivňují. Zabýváme se i rolí těchto dokonalých „razičů“ tunelů v místních ekosystémech a pomocí genetických metod analyzujeme jejich reprodukční systémy. Experimenty v chovech na PřF (vybudovali jsme nejreprezentativnější kolekci podzemních savců na světě) slouží k ověřování a doplňování poznatků z přírody. Co se týká výzkumu v laboratoři, zajímáme se především o smyslovou ekologii (magnetická orientace, optické a čichové schopnosti) a komunikaci. Součást našeho výzkumu tvoří i ekofyziologické studie se zaměřením na adaptace, které umožňují přežívání savců pod zemí, nebo také na to, jak je výhodná socialita z termoregulačního pohledu.

Rozvoj molekulárně-genetických metod nám pomáhá odhalovat vliv různých faktorů na složení faun konkrétních geografických oblastí. Některé části naší planety, např. rozsáhlé oblasti Afriky, jsou z tohoto pohledu stále velmi málo zkoumány. V rámci druhého okruhu našeho výzkumu afrických savců se ve spolupráci s Josefem Bryjou z Ústavu biologie obratlovců v Brně zaměřujeme právě na takový typ bádání zejména ve východní a centrální části afrického kontinentu. Tato část Afriky se pro podobný typ studia více než hodí. Geologická činnost zde vytvořila velmi pestrou krajinu s nápadnými horskými masivy, izolovanými vulkány, ale i rozsáhlými nížinami. Nejnápadnější zdejší geologickou formaci představuje Velká příkopová propadlina, která společně s velkými řekami, často měnícími svůj tok, znamená pro malé po zemi běhající savce jen obtížně překonatelnou bariéru. Posledních několik miliónů let se v Africe navíc pravidelně střídala suchá období, kdy se rozšiřovaly savany, polopouště či pouště, a vlhčí periody, během nichž naopak expandovala vlhkomilnější vegetace jako třeba deštný les. Fyzické bariéry společně s opakovaným zvětšováním a zmenšováním vhodných prostředí se podílely na izolacích jednotlivých populací, což mělo za následek nápadnou genetickou strukturovanost a někdy i vznik nových druhů. Není divu, že tato část Afriky patří k místům s největší diverzitou savců.

Během terénních expedic usilujeme o odchyt hlodavců, hmyzožravců a v některých případech i netopýrů na co největším počtu lokalit napříč rozsáhlým územím, abychom postihli genetickou variabilitu jednotlivých skupin. Naše sběry (dosud Mozambik, Malawi, Zambie, Tanzanie, Keňa a Etiopie) doplňujeme o vzorky od kolegů ze zahraničních institucí nebo o sekvence DNA z dostupných databází. Díky detailnímu snímkování jsme schopni pomocí nejrůznějších metod stanovit příbuznost jednotlivých populací a druhů a odhadnout, kdy se od sebe oddělily. Znalosti historických geologických a klimatických procesů, které byly doprovázeny změnami vegetace, nám umožnují identifikovat faktory, které určují genetickou diverzitu studovaných skupin, složení společenstev drobných savců a také geografické rozšíření jednotlivých druhů. Součástí naší práce jsou i morfologické analýzy nashromážděného materiálu. Mimo popisu genetické diverzity jednotlivých skupin se věnujeme taxonomickým interpretacím našich výsledků a popisu nových druhů.