Botanický ústav AV ČR,
v. v. i.

Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie

18. 11. 2020

Zaměření ׀ Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace ׀ Laboratoře ׀ Popularizace

Lidická 25/27, Brno
Pracoviště oddělení je v současné době lokalizováno v Brně na adrese Lidická 25/27, ve 3. patře budovy Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví v.v.i. (VÚKOZ).

Původním výzkumným zaměřením byly, a dosud jsou, všechny fotoautotrofní organismy tvořící fytoplanktonní i fytobentické společenstva. Nicméně díky ekotoxikologickému zaměření byla největší pozornost věnována druhům podílejícím se na tzv. vodním květu, a to zejména cyanobakteriím, tj. sinicím, jejichž nadměrný výskyt se díky produkci řady toxických látek negativně projevuje na kvalitě nejen koupacích vod, ale i vody pitné. Velká část výzkumu probíhala ve spolupráci s Centrem pro výzkum toxických látek v prostředí (RECETOX) při Masarykově univerzitě v Brně. Se začátkem této spolupráce v 90. letech minulého století je spojen také vznik dřívějšího občanského sdružení Flos Aquae, jehož cílem byla zejména osvěta a popularizace témat spojených s výskytem sinic a boje proti vodnímu květu pro širokou veřejnost, a založení společného pracoviště pod názvem Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny (CCT).

Činnost našeho oddělení zahrnuje dva klíčové prvky: vědecký výzkum a popularizaci vědecké práce pro veřejnost. V rámci popularizace pracovníci našeho oddělení pořádají nebo se aktivně účastní akcí pro žáky a studenty základních, středních i vysokých škol, ale i pro širokou odbornou i laickou veřejnost s cílem představovat aktuální vědecké poznatky zejména v oblasti ekologie vody (vodní flóra, řasy a sinice, znečištění vody, úprava pitné vody atd.). Prezentované výsledky a poznatky z velké části vychází z vlastního výzkumu probíhajícího na našem oddělení, který lze rozdělit do následujících okruhů a témat:

Autekologie, taxonomie a toxikologie sinic tvořících vodní květy

Autekologie sinic tvořících vodní květy je zaměřena převážně na rod Microcystis – dominantní sinici v evropských podmínkách. Výzkum se zabývá především přezimovací strategií jakožto málo probádanou fází životního cyklu Microcystis a rolí microcystinu (cyklický peptidový toxin produkovaný sinicemi) v životní strategii, při jarním ožívání a tvorbě kolonií. Nové principy detekce microcystinů v sedimentech jsou v současné době ve vývoji. Ekotoxikologické efekty toxinů sinic s různými typy toxikologických účinků jsou studovány v testech s neletálními endpointy, jako jsou reprodukce, malformace, genotoxické efekty a tvorba nádorů. Při práci v terénu pracoviště využívá moderní metody pro detekci vodních květů sinic on-line a in situ.

Oblasti toxikologie sinic; metodám pro detekci a kvantifikaci toxinů sinic se oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie věnuje již delší dobu. Výzkumný tým našeho oddělení jako první na světě publikoval informace o přítomnosti microcystinů v pikocyanobakteriích (= drobné sinice) (Bláha & Maršálek, 1999). Ve světové odborné literatuře byl dále publikován přehled výskytu microcystinů v pitné vodě v ČR (Bláha & Maršálek, 2003).

Ekotoxikologické biotesty

V současné době je velká pozornost věnována cyanobakteriálním toxinům a jejich vlivu na ostatní vodní organismy, bezobratlé i obratlovce (Kyselková & Maršálek, 2000; Dvořáková et al., 2002; Palíková et al., 2003). Toxické efekty látek na fyziologii řas a sinic při expozici několik hodin jsou sledovány pomocí dynamiky fluorescence chlorofylu a (Gavel & Maršálek, 2004). Miniaturizovaný řasový biotest byl vyvinut v třeboňském pracovišti nezávisle a prakticky současně s Dr. Blaisem a jeho skupinou v Kanadě. V současnosti nahradil klasický velkoobjemový test, je rozpracován do formy v ČR doporučené metody Ministerstva zemědělství ČR; je součástí bateriových testů. Rozpracovali jsme normu ISO 10253 s mořskou rozsivkou Phaeodactylum tricornutum pro hodnocení mořských vzorků jako miniaturizovanou variantu. Ověřili jsme funkci tohoto vylepšeného testu při testování herbicidů v mořských lokalitách při řešení mezinárodního projektu INCO-COPERNICUS EU, zaměřeného na metodiku hodnocení znečištění Černého moře. Prokázala se shoda výsledků získaných miniaturizovaným růstovým testem s klasickým testem i s moderní rychlou metodou měření fluorescence chlorofylu.

Vývoj ekotoxikologických biotestů s producenty

V této oblasti se také brněnské pracoviště zabývá novou generací ekotoxikologických biotestů využívajících biochemických endpointů pro predikci prolongované, chronické a reprodukční toxicity. Mezi tyto endpointy patří především CCD-FLIA (Fluorescence Image Analysis) – analýza obrazu a hodnocení nových parametrů fotosyntetické aktivity; dále malformace křemičitých schránek rozsivek a biochemické markery toxického poškození cévnatých rostlin (např. detoxikační mechanismy, množství glutathionu, esterázová a hydrogenázová aktivita). Hlavní část dosavadního výzkumu byla realizována na základě mezinárodních projektů a přímé spolupráce s laboratořemi v řadě zemí, např. Belgie, Kanada, Německo, Nizozemí a Španělsko (např. mezinárodní projekty FITA, CYANOTOX, BIOFILMS). Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie a Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (RECETOX) při MU v Brně založily společnou laboratoř. Xenopus laevis): nahoře: kontrolní jedinec, dole: morfologicky malformované embryo po čtyřdenním působení cyanotoxinů.

Vývoj a validace fluorescenčních metod pro kvantifikaci biomasy a charakterizaci metabolické aktivity sinic

Fluorescence fotosyntetických pigmentů je velmi vhodným parametrem pro kvantifikaci biomasy i fyziologického stavu fytoplanktonu. Pro detekci fytoplanktonu in situ je používána ponorná fluorescenční sonda (Gregor & Maršálek, 2004), která byla využita i při spolupráci s Povodím Moravy při monitoringu fytoplanktonních společenstev na vybraných vodárenských nádržích (Gregor et al., 2004). Dynamika fluorescence chlorofylu a je využívána v laboratorních experimentech pro zjištění fyziologické aktivity řas a sinic při jejich inkubaci, imobilizaci či v ekotoxikologických biotestech (Gavel & Maršálek, 2004).

Oddělení vegetační ekologie

18. 11. 2020

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace

Na Oddělení vegetační ekologie v Brně se zabýváme se široce koncipovaným výzkumem vegetace s důrazem na dlouhodobý vývoj a interakci přírody s člověkem. Navazujeme na dlouhou tradici výzkumu vegetace v Brně a rozvíjíme směry nové. Výsledky základního výzkumu jsou ve spolupráci s příslušnými organizacemi aplikovány do hospodaření s přírodními zdroji a v ochraně přírody. Naši činnost je možné charakterizovat jako cílenou kombinaci tří oborů:

Paleoekologie zkoumá dlouhodobý vývoj přírody. Náš časový záběr je zhruba posledních 10 tisíc let (holocén) s přesahem do starších období. Věnujeme se hlavně paleoekologickému výzkumu na území České republiky a na Slovensku, ale také například a v Rusku. Více než šedesátiletá tradice paleoekologického výzkumu na našem pracovišti je v současné době kombinována s moderními přístupy.

Historická ekologie se zaměřuje na člověka jako součást vývoje přírody. V našem výzkumu se zaměřujeme na vývoj v posledních 1000 letech. Jako hlavní zdroj informací nám slouží různé typy archivních materiálů, například psané dokumenty nebo mapy. Tento typ výzkumu kombinuje humanitní přístup ke zkoumání dat s přírodovědnými metodami analýzy a interpretace získaných výsledků. Historický výzkum dále propojujeme s archeologií.

Vegetační ekologie v užším smyslu zkoumá biodiverzitu a druhové složení současných rostlinných společenstev a jejich ekologické determinanty. Těžiště naší činnosti je ve výzkumu dopadů globální změny prostředí na rostlinná společenstva a jednotlivé druhy. Speciální důraz klademe na vliv hospodaření a aplikace do ochrany přírody. Geografickým záběrem je Evropa s přesahem do tropických oblastí (dlouhodobě například Borneo).

Součástí oddělení jsou laboratoř pro analýzu půdního a rostlinného materiálu a palynologická laboratoř.

Pro determinační a studijní účely jsou k dispozici sbírky pylových preparátů a semen.

Studentům nabízíme velký výběr zajímavých témat bakalárských, diplomových i dizertačních prací.

Podrobné informace najdete na našich webových stránkách.

Analytické laboratoře

16. 11. 2020

Chemické analýzy jsou v Botanickém ústavu prováděny na dvou pracovištích, v analytických laboratořích v Průhonicích a v Třeboni. Obě laboratoře zajišťují analýzy pro potřeby ústavních grantů, doktorandské a diplomové práce s návazností na tyto granty i externí zakázky převážně pro pracoviště vysokých škol, institucí pro ochranu životního prostředí a ostatních ústavů AV ČR. Spektrum prováděných rozborů je limitováno přístrojovým vybavením, které se laboratoře snaží doplňovat a modernizovat podle potřeb zadavatelů. Metodiky používané v laboratořích BÚ jsou orientovány ke kompatibilitě s mezinárodními normami ISO, v případech sledování návaznosti výsledků na předešlé odběry, jsou respektovány původní metody. Pracovním programem laboratoří je kromě servisní činnosti i zavádění a modifikace nových metod a poskytování konzultací a odborné pomoci studentům vysokých škol.

Laboratoř Průhonice

Analytická laboratoř v Průhonicích provádí rozbory půd a rostlinného materiálu jednak z hlediska zjišťování celkového i dostupného obsahu nutričních analytů – vápníku, hořčíku, draslíku a dalších biogenních makro- i mikroelementů, jednak stanovení obsahu řady stopových prvků působících v půdách i rostlinách kontaminačně. Typickým zadáním jsou i srovnávací analýzy půdy a rostlinného biomasy ze stejné lokality pro sledování transportu živin a stopových prvků. Pro tyto analýzy jsou v laboratoři používány především fyzikálně chemické metody: pro stanovení kovů atomová absorpční spektrometrie s plamenným a elektrothermickým režimem, stanovení základních aniontů se provádí metodami UV-vis spektrometrie, izotachoforézy a průtokové fotometrické analýzy FIA, stanovení obsahu nekovových prvků (dusíku, uhlíku a síry) elementární analýzou a uhličitanů volumetrickou metodou. Chemické rozbory půd jsou doplňovány zrnitostní analýzou, stanovením pH, elektrické konduktivity, výměnné acidity, obsahu vody a organických látek. Pro zajištění validity výsledků laboratoř využívá komerčních standardů a referenčních materiálů a účastní se pravidelně mezilaboratorních srovnávacích testů. Na odborném programu laboratoře se kromě analýz pro granty pracovníků Botanického ústavu významně podílejí i práce pro potřeby Přírodovědecké fakulty UK, včetně poskytování instrukcí a pracovního prostředí při praktických cvičeních i individuálním zaškolení studentů do jednotlivých metodik.

Laboratoř Třeboň

Analytická laboratoř v Třeboni je zaměřena převážně na analýzy přírodních vod prováděných formou jednotlivých zakázek i monitoringu. V poslední době laboratoř rozšiřuje spektrum svých prací i na půdní analýzy, zejména na stanovení fyzikálně chemických parametrů. Ve vodách jsou zde prováděny především analýzy aniontů (dusičnany, dusitany, amonné ionty, fosforečnany) a humínových látek. Ke stanovení obsahu těchto analytů jsou používány metody průtokové fotometrie FIA a extrakční fotometrie. Laboratoř pravidelně ověřuje jejich validitu v mezilaboratorních testech ASLAB a CSLAB. Nabídka analýz vod je v současnosti doplňována dalšími metodami: odměrným stanovení síranů a stanovení chlorofylu trichromatickou metodou, průběžně jsou prováděna měření pH, elektrické konduktivity, chemické a biochemické spotřeby kyslíku, neutralizační kapacity, obsahu rozpuštěných a nerozpuštěných látek, ztráty žíháním a dalších parametrů. Kromě chemických analýz je v laboratoři prováděn i screening vzorků řas pomocí miniaturizovaných biotestů (stanovení toxicity a trofického potenciálu). Dlouhodobě se laboratoř podílí na zajišťování pravidelných kurzů UNESCO organizovaných třeboňským pracovištěm BÚ a ekologických aktivitách Komise pro životní prostředí rady města Třeboň při monitorování kvality vod.

Laboratoř Brno

Analytická laboratoř v Brně slouží jako analytické zázemí při řešení grantových projektů Botanického ústavu. Laboratoř je součástí Společného pracoviště s Přírodovědeckou fakultou Masarykovy univerzity v Brně a je využívána také studenty a pracovníky PřF MU. Disponuje jedním laborantem.
Laboratoř provádí několik typů analýz rostlinného a půdního materiálu a vzorků vody. Jde o základní analýzy lyzimetrických vod – stanovení hodnot pH, vodivosti a obsahu vápníku a hořčíku klasickou metodou chelatometrie. Uskutečňuje se také zpracování půdních vzorků pro analýzy (sušení, přesívání, mletí). U půdních vzorků se stanovuje pH (v H2O a KCl) a množství organické hmoty spalováním. Laboratoř je vybavena sušícími boxy a moderními váhami ke stanovení hmotnosti sušiny nadzemní i podzemní biomasy. Je zde zázemí k praní kořenů, plavení půdních sedimentů a rozboru zrnitostních frakcí. Laboratoř rovněž slouží ke třídění nadzemní biomasy a nerozložených opadů rostlin a k jejich přípravě pro chemické analýzy (mletí vzorků), které jsou zadávány mimo laboratoř.

Paleoekologická laboratoř

20. 10. 2020

Paleoekologická laboratoř se zaměřuje na výzkum dynamiky vegetace a přírodního prostředí během posledních 10 tisíc let, s přesahy do starších období. Geografickým prostorem studia je především střední Evropa. Hlavními řešenými otázkami jsou původ a vývoj hlavních vegetačních typů, dlouhodobé změny lesa a bezlesí a prehistorický vliv člověka na vegetaci. Paleoekologický výzkum je soustředěn na Oddělení vegetační ekologie Brněnského pracoviště Botanického ústavu AV ČR, kde má více než půl století dlouhou tradici. Více viz http://ekolbrno.ibot.cas.cz/historie/

Paleoekologická laboratoř využívá jako základní přístupy palynologii a analýzu makrozbytků. Vzorky určené k analýze jsou připravovány přímo na pracovišti, k determinačním účelům slouží dvě srovnávací sbírky a odpovídající vybavení mikroskopovací technikou. Bližší informace najdete pod níže uvedenými odkazy. Zájemci o spolupráci, případně zpracování vzorků nechť prosím kontaktují vedoucí Paleoekologické laboratoře E. Jamrichovou nebo vedoucího Oddělení vegetační ekologie R. Hédla.

 

Laboratoř: http://ekolbrno.ibot.cas.cz/laboratore/

Sbírky: http://ekolbrno.ibot.cas.cz/sbirky/

Ceník zde.

 

Kontakty:

RNDr. Eva Jamrichová, Ph.D.

e-mail: eva.jamrichova(at)ibot.cas.cz

telefon: 541126223