Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie

Vedoucí: prof. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc.

 

Aktuálně:

CZ: Přijďte se podívat na naši výstavu ve výloze knihkupectví Academia na Náměstí Svobody v Brně od 9.2.2022. Bližší informace na stránce o výstavě.

EN: Visit our exposition in the showcase of bookstore Academia at Náměstí Svobody square in Brno from 9.2.2022. More info on web about the exposition.

 

Jak vyčistit vodu od zbytků léčiv? Jednou z možností je CaviPlasma.

Zařízení CaviPlasma vzniklo ze spolupráce tří brněnských institucí: Vysoké učení technické v Brně, Masarykova univerzita a Botanický ústav AV ČR, a bylo navrženo a patentováno jako zcela nový způsob synergického spojení efektu hydrodynamické kavitace a nízkoteplotního plazmového výboje.

CaviPlasmu lze využít pro přímou dekontaminaci znečištěné vody, nebo pro přípravu plazmatem aktivované vody s dezinfekčními účinky. Více informací naleznete zde: CaviPlasma_predstaveni_web.pdf

 

 

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).