Sborník abstraktů konference: Současné trendy v českém polárním výzkumu 2014 12. prosince 2014 • Brno Jakub Ondruch, Daniel Nývlt, Kamil Láska, Filip Hrbáček (eds.)
Současné trendy v českém polárním výzkumu 2014 - Úvodní slovo Daniel Nývlt, Kamil Láska Milé polárnice, mílí polárníci, Česká polární komunita se v posledních letech velmi dynamicky rozvíjí a neustále přibývá množství mladých vědců a studentů zapojených do výzkumů polárních oblastí. Díky podpoře Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy projektem CzechPolar bylo možné vybudovat českou polární stanici na Svalbardu a zásadním způsobem rozšířit technologie české antarktické stanice J. G. Mendela na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě. Tím se největší část českých polárních expedic a výzkumů geograficky orientuje právě do těchto dvou oblastí. Čeští vědci ale velmi rychle expandují i do dalších částí Arktidy a Antarktidy, stejně tak i do vědeckých, logistických a politických struktur týkajících se výzkumu obou polárních oblastí. Také o tomto se vedle vědeckých novinek
dozvíte na prvním pracovním zasedání „Současné trendy v českém polárním výzkumu 2014“. Organizační tým tohoto workshopu se Vám všem bude snažit pobyt v Brně na Geografickém ústavu Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity maximálně zpříjemnit. Současně doufáme, že se nám podaří založit tradici pravidelných pracovních setkání, kde se navzájem budeme informovat o našich výzkumných, logistických a technických novinkách spojených s prací v nejkrásnějších částech naší planety. Pevně proto věříme, že se tento workshop do budoucna stane ideální každoroční příležitostí k setkání celé české polární komunity. V Brně 8. prosince 2014 Daniel Nývlt a Kamil Láska
Sborník abstraktů / Proceedings Současné trendy v českém polárním výzkumu 2014 Current trends in Czech Polar Research 2014 Místo • Datum / Place • Date Brno (Česká republika) • 12. prosince 2014 Brno (Czech Republic) • 12th December 2014 Editoři / Editors Jakub Ondruch, Daniel Nývlt, Kamil Láska, Filip Hrbáček Adresa / Address Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova Univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno
Upozornění Příspěvky nebyly recenzovány, za jejich obsahovou i formální správnost odpovídají autoři.
Poděkování Realizace workshopu „Současné trendy v českém polárním výzkumu 2014“ a vydání sborníku abstraktů byly podpořeny projektem „CzechPolar - České polární stanice: Stavba a operační náklady“ (MŠMT, LM2010009) a Geografickým ústavem Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, Brno.
OBSAH / TABLE OF CONTENT Hodnocení vztahu teplotního zvrstvení atmosféry a výskytu oblačnosti nad souostrovím Svalbard pomocí metody hypsometrických teplotních gradientů 4 Klára Ambrožová, Kamil Láska Terénní a laboratorní výzkum ostrova Jamese Rosse v oblasti experimentální biologie rostlin Miloš Barták, Peter Váczi, Josef Hájek, Kateřina Skácelová, Jana Hazdrová, Kateřina Trnková, Kateřina Balarinová, Luděk Sehnal, Daniel Nývlt, Petra Očenášová 5 Studium ultrastopových obsahů rtuti v zaobloukových bazaltech a regolitu na ostrově Jamese Rosse (Antarktida) a v kontinentálních plató bazaltech ostrova Disko (Grónsko) 6 Pavel Coufalík, Ondřej Zvěřina, Lukáš Krmíček, Richard Pokorný, Josef Komárek Emerging viral zoonoses in polar areas Jiří Černý, Jana Elsterová, Jana Müllerová, Daniel Růžek
7
Rozvoj zoologického výzkumu v Centru polární ekologie Oleg Ditrich, Tomáš Tyml, Václav Pavel, Eva Myšková
8
Centrum polární ekologie, Přírodovědecká fakulta Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích (http://polar.prf.jcu.cz) Josef Elster 9 Limnologie jezer ostrova James Ross, Antarktida Josef Elster, Linda Nedbalová, Daniel Nývlt, Kamil Láska, Radek Vodrážka, Jiří Komárek
10
Sedimenty z přechodu pleistocén - holocén v Mimerdalenu na Spitsbergenu - první výsledky výzkumu 11 Martin Hanáček, Daniel Nývlt, Zbyněk Engel, Alexandra Bernardová Česká vědecká stanice Johanna Gregora Mendela na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě a stručná informace o blížící se expedici „Antarktida 2014-15“ 12 Pavel Kapler Zapojení České republiky do mezinárodních antarktických struktur a domácí situace Pavel Kapler
13
Freshwater ecosystems dynamics on Vega Island, Antarctica Jan Kavan, Kateřina Kopalová, Juan Manuel Lirio
14
Polymery v Antarktidě: Zahájení pilotní fáze aplikovaného výzkumu Lukáš Krmíček, Jiří Tocháček, Michael Tupý, Pavel Kapler, Kamil Láska
15
Cretaceous plant mega- and meso- fossils from James Ross Island, Antarctica Jiří Kvaček, Radek Vodrážka
16
Endolithic communities in central Svalbard: structure and physiological state Jana Kvíderová
17
Možnosti měření kosmického záření a radonu v antarktických podmínkách Dagmar Kyselová, Ondřej Ploc, Karel Turek, Ivo Světlík
18
Rekordně vysoká teplota vzduchu naměřená na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě Kamil Láska, Filip Hrbáček, Daniel Nývlt
19
Paleoklimatologie Arktidy díky FR7 TA INTERACT, aneb jak si zajistit terén v Grónsku a na poloostrově Kola 20 Jiří Lehejček, Daniel Nývlt, Petra Polická, Matěj Roman Co vypovídá pohřebiště stovek tuleňů na poloostrově Ulu, ostrov Jamese Rosse o terestrických a mořských změnách okrajové části Antarktidy během mladého holocénu? Daniel Nývlt, Miriam Nývltová Fišáková, Miloš Barták, Zdeněk Stachoň, Václav Pavel, Bedřich Mlčoch, Kamil Láska 21 Současné aktivity České republiky při vymezování Antarktických zvláště chráněných a užívaných území na ostrově Jamese Rosse 22 Daniel Nývlt, Zdeněk Venera Antarktické bakterie jako zdroj nových antibiotik Kateřina Olejníčková, Ivo Sedláček, David Šmajs
23
Tvorba specializovaných buněk a strategie přežití u hydroterestrických řas rodu Zygnema na Svalbardu Martina Pichrtová 24 Stanovení variability primární produkce fotoautotrofů v různých typech biotopů na ostrově Jamese Rosse (Antarktida) 25 Peter Váczi, Miloš Barták, Kateřina Trnková, Kateřina Skácelová
Hodnocení vztahu teplotního zvrstvení atmosféry a výskytu oblačnosti nad souostrovím Svalbard pomocí metody hypsometrických teplotních gradientů Klára Ambrožová1, Kamil Láska1,2 1
2
Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno (
[email protected]) Centrum polární ekologie, Jihočeská univerzita, Branišovská 31, 370 05 České Budějovice (
[email protected]) oblačnosti. V období 26.–30. 9. 2012, při řídícím proudění ze sektoru SZ–JZ, hodnoty Γ kolísaly kolem 0,5 °C/100 m, s čímž souviselo množství oblačnosti mezi 6 a 8 osminami. Od 1. do 4. 10. 2012, kdy v hladině řídícího proudění převládalo proudění ze sektoru SV–JV, byly hodnoty hypsometrického teplotního gradientu převážně nižší než 0 °C/100 m, což tlumilo rozvoj oblačnosti (max. 2 osminy).
Souostroví Svalbard je známo svou komplexní orografií, která značně modifikuje pole většiny meteorologických prvků. Jedním z těchto meteorologických prvků je také teplota vzduchu, jejíž vertikální profil je pravidelně měřen pomocí radiosondáže pouze v Ny-Ålesund (Obr. 1). Logisticky méně náročnou metodou charakterizace teplotního zvrstvení přízemní vrstvy atmosféry je metoda hypsometrických teplotních gradientů (Γ), při které se využívá série měření teploty vzduchu ve 2 m nad zemským povrchem v různých nadmořských výškách. Síť automatických meteorologických stanic umožňujících výpočet Γ se nachází u sídel Pyramiden (zátoka Petuniabukta), Ny-Ålesund (fjord Kongsfjorden) a Longyearbyen (fjord Adventfjorden). V tomto příspěvku je prezentována případová studie z Ny-Ålesund z období září–říjen 2012. Jejím cílem je validace metody Γ na základě vztahu mezi teplotním zvrstvením atmosféry a tvorbou
Poděkování Autoři by rádi poděkovali Dr. Marion Maturilli z Institutu Alfreda Wegenera, Norskému ústavu pro výzkum atmosféry a Norskému meteorologickému ústavu za poskytnutá data. Výzkum byl podpořen projektem LM2010009 CzechPolar (MŠMT ČR) a projektem Masarykovy univerzity MUNI/A/0952/2013 „Analysis, evaluation, and visualization of global environmental changes in the landscape sphere (AVIGLEZ)”.
Obrázek 1: Lokalizace teplotních profilů na souostroví Svalbard: Longyearbyen , Ny-Ålesund a Pyramiden.
4
Terénní a laboratorní výzkum ostrova Jamese Rosse v oblasti experimentální biologie rostlin Miloš Barták1, Peter Váczi, Josef Hájek, Kateřina Skácelová, Jana Hazdrová, Kateřina Trnková, Kateřina Balarinová, Luděk Sehnal, Daniel Nývlt, Petra Očenášová 1
Ústav experimentální biologie, Oddělení fyziologie rostlin, Laboratoř fotosyntetických procesů, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity, Kamenice 5, 62500 Brno (
[email protected])
Od roku 2007 probíhá na ostrově Jamese Rosse dlouhodobý výzkum reakcí základních složek antarktických vegetačních oáz (mechů a lišejníků) na manipulované oteplení půdy a vzduchu pomocí expozičních komor s otevřeným vrcholem (OTC – open top chambers). Změny ve vegetačním krytu jsou v OTC sledovány na třech dlouhodobých plochách: (1) U stanice, (2) BerryHill, (3) předpolí ledovce Davies Dome. Souběžně probíhají kontinuální automatická měření mikroklimatu a fotosyntetické aktivity dominujícího mechu Bryumsp. (pomocí fluorescence chlorofylu) v OTC a na plochách kontrolních. Výstupem jsou roční chody mikroklimatických parametrů a efektivního kvantového výtežku fotosyntetických procesů ve fotosystému II. Další terénní aktivitou uskutečňovanou od roku 2011 je sledování množství rozpuštěného kyslíku (DOC) v jezerech a malých sladkovodních nádržích jako markeru fyziologické aktivity organismů. Pomocí kyslíkových elektrod instalovaných v letním období jsou sledovány denní chody DOC v lokalitě Interlagos (mezi jezery Lachman) a Dulánek(nedaleko průsmyku Panorama Pass). Trvale je sledována biodiverzita mechů a lišejníků ostrova Jamese Ross a v okolí lokálních zdrojů organické biomasy a minerálních živin, zejména vlhkých stanovišť (seepages) a tělních zbytků mrtvých tuleňů, které se nacházejí ve velkém počtu v severní odledněné oblasti ostrova Jamese Rosse. Laboratorní část výzkumu je věnována především různým aspektům fotosyntézylišejníů, řas a sinic. Dlouhodobě jsou experimenty zaměřeny především na fenomén fotoinhibice fotosyntézy (Usneaantarctica, U. aurantiaco-atra, Umbilicariadecussata, Xanthoriaelegans a další), nízkoteplotní a mrazové limitaci fotosyntetických procesů, vlivu
UV-B záření na fotosyntetické procesy a obsah sekundárních metabolitů ve stélce, heterogenitu fotosyntetických procesů ve stélkách lišejníků v závislosti na morfotypu stélky pomocí metody chlorophyll fluorescence imaging. Pomocí specializovaných biofyzikálních metod je sledována fotosyntéza mikrobiálních povlaků (microbiologicalsoilcrusts) v závislosti na druzích řas a sinic dominujících v různých v mikrotopografických částech společenstva. Druhová diverzita řas a sinic vyskytujících se v těchto společenstvech je sledována pomocí mikroskopických metod. Vybrané druhy řas a sinic jsou kultivovány na agarech a v tekutých mediích a slouží pro návazné fyziologické experimenty. Jde například o studium kryorezistence řas, fotosyntetických procesů v závislosti na teplotě a ozářenosti, optimalizaci kultivačních protokolů. Senzitivita vybraných druhů antarktických řas z ostrova Jamese Rosse vůči repetitivním ufotoinhibičnímu ovlivnění je sledována ve fotobioreaktorech pomocí kontinuálního souběžného záznamu optické hustoty kultury (OD), efektivního kvantového výtěžku fotosystému II (yield PS II), rychlosti vývinu kyslíku (OER) a dalších parametrů. Současné směry výzkumu v oblast ekofyziologie a stresové fyziologie antarktických autotrofů z ostrova Jamese Rosse jsou průběžně inovovány o nové metodické přístupy a měřící postupy. Výsledky jsou průběřně publikovány v odborných časopisech. Poděkování Autoři děkují projektu CzechPolar za poskytnutí infrastruktury nezbytné pro výzkum.
5
Studium ultrastopových obsahů rtuti v zaobloukových bazaltech a regolitu na ostrově Jamese Rosse (Antarktida) a v kontinentálních plató bazaltech ostrova Disko (Grónsko) Pavel Coufalík1,2, Ondřej Zvěřina1,3, Lukáš Krmíček4,5, Richard Pokorný6, Josef Komárek1 Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 61137 Brno (
[email protected]) Ústav analytické chemie, AV ČR, v.v.i., Veveří 97, 60200 Brno (
[email protected]) 3 Lékařská fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 5, 62500 Brno 4 Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně, Veveří 95, 60200 Brno (
[email protected]) 5 Geologický ústav AV ČR, v. v. i., Rozvojová 269, 16500 Praha 6 (
[email protected]) 6 Fakulta životního prostředí, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Králova výšina 3132/7, 40096 Ústí nad Labem 1 2
frakcionační a termickou analýzu. Zjištěné celkové obsahy rtuti v regolitu (2,7–11,3 µg kg-1) se nelišily od přirozeného pozadí v této části Antarktidy. Vstup rtuti geologického původu do polárního ekosystému je tedy značně nižší, než se předpokládalo (viz Coufalík et al., v tisku, Antarctic Science).
Polární oblasti představují unikátní prostředí pro studium koloběhu rtuti v ekosystému. Náš výzkum byl zaměřen na posouzení původu a mobility rtuti v jejím geochemickém cyklu s využitím horninových vzorků z Antarktidy a z arktické části Grónska, které jsou minimálně ovlivněny chemickým typem zvětrávání. Obsahy rtuti, které byly stanoveny pomocí atomové absorpční spektrometrie, kolísají u série zaobloukových alkalických bazaltů ostrova Jamese Rosse (subaerické a subakvatické výlevy, doleritické žíly) v rozpětí 1,6 µg kg-1 (u nekontaminovaných vzorků)po 8 µg kg-1 (u vzorků obsahujících korové xenolity; obr. 1). V kontinentálních plató bazaltech ostrova Disko se obsahy Hg pohybují v úzkém rozpětí 1,1 až 3,8 µg kg-1. Obsahy rtuti v bazaltech ze dvou odlišných geodynamických prostředí ukazují na obdobně nízké koncentrace v jejich plášťovém zdroji. Získané výsledky jsou o dva řády nižší než obsahy uváděné v předchozích studiích zaměřených na alkalické vulkanity. Vzorky regolitu z ostrova Jamese Rosse byly navíc podrobeny komplexnímu analytickému postupu pro ultrastopové koncentrace rtuti, který zahrnoval
Poděkování Hlavní finanční podpora výzkumu byla poskytnuta Grantovou agenturou ČR, z projektu P503/12/0682. Autoři dále děkují za možnost využití infrastruktury České vědecké stanice J.G. Mendela na ostrově Jamese Rosse, Antarktida a „Qeqertarsuaq Arctic Station“, Grónsko, za poskytnutí nezbytné infrastruktury. Práce byla dále podpořena Ústavem analytické chemie AV ČR, pod výzkumným záměrem RVO:68081715 a Geologickým ústavem AV ČR pod výzkumným záměrem RVO:67985831. Terénní výzkum Lukáše Krmíčka byl podpořen z projektu „Excellent Teams“ Vysokého učení technického v Brně, registrační číslo CZ.1.07/2.3.00/30.0005. Práce Richarda Pokorného byla financována z projektů CZ.1.07/2.3.00/35.0046 a FZP IG 1/2014.
Obrázek 1: A – Ukázka výbrusu alkalického bazaltu s glomerofyrickými vyrostlicemi olivínu uzavírajícího Cr-spinel (fotografie se zkříženými nikoly); B – reakční lem okolo křemenného xenolitu kontaminovaného bazaltu (fotografie s jedním nikolem). Ostrov Jamese Rosse.
6
Emerging viral zoonoses in polar areas Jiří Černý1,2,3, Jana Elsterová1,2,3, Jana Müllerová1,2, Daniel Růžek2,3 Faculty of Science, University of South Bohemia, Branišovská 31, 370 05, České Budějovice, Czech Republic (
[email protected]) 2 Institute of Parasitology, Biology Center of the Academy of Sciences of the Czech Republic, Branišovská 31, 370 05, České Budějovice, Czech Republic 3 Department of Virology, Veterinary Research Institute, Hudcova 296/70, 621 00 Brno, Czech Republic 1
swabs were collected and subsequently analyzed by RT-PCR. On Svalbard, presence of Influenza virus antibodies was detected in 25% and 14% of analyzed samples collected in 2013 and 2014 respectively. None of samples collected on John Ross Island was positive for influenza virus. Samples for detection of arboviruses and other tick-borne pathogens were collected in Greenland (Kangerlussuaq), Jan Mayen and Svalbard (Bjørnøya, Pyramiden, and Ny-Ålesund). Samples were analyzed by RT-PCR for presence of viruses of genera Alphavirus, Bunyavirus, Phlebovirus, Flavivirus, and Orbivirus and for presence of Borrelia spirochetes and Babesia apicomplexans. None of tested samples showed to be positive. We showed that emerging viral zoonoses circulate in polar areas. Nevertheless, more studies done on bigger sample collections as well as careful virus surveillance are necessary it future as there is high chance in emergence of other viruses there due to climate changes.
Emerging and reemerging viral zoonoses pose a considerable public health problem. Nevertheless, their occurrence and prevalence in polar areas is poorly described. Important human pathogens such as rabies virus or influenza virus were previously reported in Arctic while in Antarctica influenza virus was reported. Moreover, dense populations of blood sucking arthropods (ticks and mosquitoes) and vertebrate hosts (nesting seabird etc.) allow circulation of various arboviruses in polar areas. Viruses circulating in Arctic and Antarctica may pose important source of new genes enriching genetic pool of pathogens circulating in lower latitudes or they may evolve in newly emerging pathogens. Samples for detection of Influenza virus were collected in both Arctic (Svalbard, Pyramiden) and Antarctica (James Ross Island). On Svalbard we collected bird sera which we analyzed for presence of anti-influenza antibodies. On James Ross Island bird dropings and oropharyngeal
7
Rozvoj zoologického výzkumu v Centru polární ekologie Oleg Ditrich1, Tomáš Tyml, Václav Pavel, Eva Myšková 1
Centrum polární ekologie Přírodovědecká fakulta Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích Na Zlaté Stoce 3, 37005 České Budějovice (
[email protected])
Zoologický výzkum v rámci Centra polární ekologie byl zpočátku zaměřen na mořské prostředí v centrální části Svalbardu, zejména na výzkum životních cyklů parazitů ryb a bezobratlých v litorální zóně. Pozornost jsme zaměřili zejména na životní cyklus motolic čeledi Opecoelidae (Podocotyle atomon), zahrnující plže čeledi Buccinidae, různonohé korýše (Amphipoda) a ryby, zejména vranky Myoxocephalus scorpius a Gymnocanthus tricuspis. Životní cyklus motolice Gymnophalus sp. zahrnuje pouze jediného mezihostitele – mlže – nedovřenku Mya truncata. Definitivním hostitelem je kajka Somateria mollissima, která tento druh mlže vyhledává jako oblíbenou potravu. Motolice nedovřenku manipulací přiměje opustit úkryt v sedimentu a vystavit se predátorům včetně kajek. Pitvy ryb poskytly též významný materiál rybích tasemnic řádu Spathebothriidea pro morfologická studia, vedoucí k revizi této skupiny. Nové poznatky přináší taky studium rybomorek, v jejichž životních cyklech se střídají ryby s mnohoštětinatci a krevních parazitů ryb z rodu Desseria, využívajících k přenosu pijavky (Hirudinea). Některé skupiny, jako Nematoda a Monogenea, jsme studovali spolu s kolegyněmi z Brna. Z živočišných tkání i vodního prostředí byla získána řada izolátů amfizoických améb. Pozoruhodná je např. Vermistella, blízce příbuzná amébě Vermistella antarctica. Tyto aktivity přinesly navázání dalších spoluprácí v rámci JU i mimo ni. Záměrem je lépe využít hostitelská zvířata, které lovíme především pro získání parazitů. S kolegy z fakulty rybářství a ochrany vod budeme studovat habitatové preference ryb, s kolegy z Hydrobiologického ústavu AV ČR a České zemědělské univerzity ukládání těžkých kovů v rybách a v rybích parazitech na lokalitách s různou úrovní antropogenní zátěže a obsahy stabilních izotopů, které vypovídají o potravním řetězci. S kolegou z Přf OU budeme spolu s parazity korýšů studovat i svalbardské korýše. Nashromáždili jsme materiál
schránek měkkýšů a s dendrochronology se pokusíme získat informace z výbrusů lastur o podmínkách v mořském litorálu v minulosti. Podobnému účelu slouží materiál z otolitů ryb, které při pitvách sbíráme. Samotný parazitologický výzkum jsme rozšířili i na střevní parazity ptáků a suchozemských savců. Ti jsou, snad s výjimkou parazitů sobů, velmi málo prozkoumání a o prioritní výsledky, které získáváme, mají velký zájem norští kolegové, zejména o druhy přenosné na člověka. Podrobněji budeme sledovat jednak střevní parazity polárních lišek a ledních medvědů a jednak savců introdukovaných na Svalbard lidmi (hraboš Microtus levis a pes). Studium parazitických organismů se dotklo i ornitologie, spolu se samotnými ptáky s kolegy z Parazitologického ústavu AV ČR studujeme jejich ektoparazity, střevní parazity a zejména viry, resp. protilátky proti virům v krvi ptáků (např, protilátky proti virům ptačí chřipky v séru racků tříprstých). Virologové zkoumají též komáry Aedes nigripes a ve spolupráci s norskými kolegy klíšťata Ixodes uriae jako potenciální zdroje arbovirů. Samotně ornitologické výzkumy, zaměřené dosud zejména na výzkum hnízdní úspěšnosti, predace hnízd a obranného chování nyní směřují k náročnějšímu výzkumu populací rybáků, zejména jejich migrací a bipolárního výskytu. Umožní to prohloubení spolupráce s MU a dalšími pracovišti, studujícími antarktické ekosystémy. Výzkum sladkovodní a půdní fauny je zaměřen zejména na potravní vztahy ve svalbardských jezerech, na změny půdní fauny na profilech od čela ledovců k moři a na výzkum fauny kryokonitů. Je propojen s výzkumy algologickými a mikrobiologickými. Z tohoto stručného přehledu je patrné, že původně skromný a úzce zaměřený výzkum parazitů se díky spolupracím rozvinul v intenzivní výzkum arktické fauny. Poděkování Podpořeno LM2010009 a CZ.1.07/2.2.00/28.0190).
8
Centrum polární ekologie, Přírodovědecká fakulta Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích (http://polar.prf.jcu.cz) Josef Elster1 1
Centrum polární ekologie, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicých, Na Zlaté stoce 3, 370 05, ČeskéBudějovice (
[email protected]) současnosti probíhá výzkum a vysokoškolská výuka v Arktidě za podpory programu Velké infrastruktury pro výzkum, experimentální vývoj a inovace a OP VK Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, projekt LM2010009 – „Projekt CzechPolar – České polární stanice - Stavba a operační náklady“ a „Vytvoření pracovního týmu a pedagogických podmínek pro výuku a vzdělávání v oblasti polární ekologie a života v extrémním prostředí“(reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0190). Výukové i vědecké aktivity CPE, jsou prováděny ve spolupráci s institucemi, které se dlouhodobě zabývají výzkumem polárních oblastí v České republice na základě již podepsanédohody „Národní centrum výzkumu polárních oblastí“. V roce 2012 byla Česká republika přijata za člena International Arctic Science Committee (IASC http://iasc.arcticportal.org/), jež koordinuje výzkum Arktidy. CPE, zastupuje Českou republiku v této mezinárodní organizaci. Výzkumná stanice PřF JU v zátoce Petunia a CPE, jsou přidruženými členy v mezinárodní síti arktických výzkumných stanic International Network for Terrestrial Research and Monitoring in the Arctic (INTERACT), http://www.eu-interact.org a ve Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System (SIOS), http://www.sios-svalbard.org.
Centrum polární ekologie (dále jen CPE) je součástí Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Hlavním posláním CPE je vědecký výzkum polárních oblastí zaměřený především na změny prostředí a organismů vlivem klimatických změn. Další náplní centra je poskytování pravidelné vysoko školské výuky polární ekologie a přidružených oborů (studium života v extrémních podmínkách polárních oblastí zahrnující mikrobiologii-algologii, botaniku, zoologii, parazitologii, fyziologii a molekulární biologii a fyzické geografie polárních oblastí zahrnující klimatologii, glaciologii, geologii, geomorfologii a hydrologii polárních oblastí). Od roku 2011 CPE pravidelně pořádá „Kurz polární ekologie“, jehož součástí jsou praktické terénní činnosti, při kterých jsou studenti seznámeni s problematikou polárních oblastíve výše uvedených oborech. Centrum polární ekologie vzniklo na základě projektu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR, INGO LA 341 „Biologická a klimatická diverzita centrální části arktického souostroví Svalbard“, který pracovníci CPE ve spolupráci s kolegy z Botanického ústavu AVČR v.v.i. v Třeboni a Masarykovy univerzity v Brně řešili v letech 2007 až 2010. Tento projekt umožnil založení malé technické základny v zátoce Billefjorden, Petunia na souostroví Svalbard. V
9
Limnologie jezer ostrova James Ross, Antarktida Josef Elster1, Linda Nedbalová2, Daniel Nývlt3,4, Kamil Láska3, Radek Vodrážka4, Jiří Komárek5 Centrum polární ekologie, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicých, Na Zlaté stoce 3, 370 05, ČeskéBudějovice (
[email protected]) 2 Katedra ekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Viničná 7, 128 44 Praha 2 3 Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno 4 Česká geologická služba, Klárov 3, 118 21 Praha 1 5 Botanický ústav, Akademie věd ČR, Dukelská 135, 379 82 Třeboň 1
Ostrov James Ross se nachází na rozhraní maritimní a kontinentální Antarktidy. Tato část Antarktidy je jednou z nejrychleji se měnící oblastí na jižní polokouli. Jezerní ekosystémy jsou velmi často používány jako indikatory klimatických změn. V minulých létech byl proveden komplexní limnologický výzkum 29 jezer v severní deglaciované části ostrova James Ross. Na základě ekologických vlastností (geologický substrát, morfometrie dna, fyzikálně-chemické vlastnosti vody, složení bentických společenstev) bylo možno jezera na ostrově Jemes Ross rozdělit do šesti rozdílných typů: a) dlouhodobě stabilní jezera nacházející se ve vyšších nadmořských výškých, b) mělká pobřežní jezera, c) stabilní jezera ve starých morénách, c) nestabilní jezera v mladých
morénách, d) hluboká karová jezera, e) kotlíková ”kettle” jezera. Byl nalezen statisticky signifikantní vztah mezi typem jezera a složením fytobentosu. Dna starších stabilních jezer jsou pokryta bohatými společenstvy cyanobakterii a řas (rozsivky a zelené řasy). Ve dvou stabilních a starších jezerech byly nalezeny specialní společenstva cyanobakterii a řas ze schopností litogeneze (vysrážení uhličitanu vápenatého), které mužeme charakterizovat jako mikrostromatolity. Tento typ společenstva byl nalezen v antarktické oblasti poprvé. Poděkování Při terénní práci na ostrově Jamese Rosse jsme využivali infrastrukturu České antarktické stanice J.G.Mendela a pomoc mnoha kolegů, za což velice děkujeme.
Obrázek 1: Příklady vybraných typů jezer na ostrově Jamese Rosse. A - Vondra Lake, stabilní jezero ve vyšší nadmořské výšce. B - Lachman Lakes, mělká pobřežní jezera. C - Monolith Lake, stabilní jezero ve staré moréně. D - Naděje Lake, hluboké karové jezero.
10
Sedimenty z přechodu pleistocén - holocén v Mimerdalenu na Spitsbergenu - první výsledky výzkumu Martin Hanáček1, Daniel Nývlt2,1, Zbyněk Engel3,1, Alexandra Bernardová1 Centrum polární ekologie, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Na Zlaté Stoce 3, 370 05 České Budějovice (
[email protected];
[email protected]) 2 Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 267/2, 611 37 Brno; (
[email protected]) 3 Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Albertov 6, 128 43 Praha 2 (
[email protected]) 1
Po stranách údolí Mimerdalen se zachovaly relikty ledovcových a glacimarinních sedimentů, vytvořené během lokálního LGM v pozdním pleistocénu a následné deglaciace začátkem holocénu. Rozsáhlý relikt těchto uloženin se nachází na záp. okraji města Pyramiden, v jižním vyústění údolí Bertilbreenu. Akumulace byla studována sedimentologicky, georadarem a paleontologicky. Na skalním podloží je vyvinut lodgement till s 50–65 % rýhovaných klastů. Následuje supraglaciální melt-out till s jen 24–37 % rýhovaných klastů a častou subvertikální orientací velkých klastů (obr. 1A). Podle topografické pozice a materiálového složení se jedná o tilly pozdněpleistocenního Bertilbreenu. Faciální charakter supraglaciálních tillů se podobá LIA supraglaciálním tillům tohoto ledovce. V nadloží tillů spočívají glacimarinní štěrkovité, méně písčité sedimenty s rozlišeným foresetem a topsetem. Georadarový průzkum prokázal jasnou vazbu faciálního vývoje na průběh preglaciální morfologie. V místě mělkého zahloubení podloží jsou vyvinuty foresety a topset. Na vyvýšenějším plochém reliéfu probíhají všechny vrstvy horizontálně nebo mírně ukloněně. V písčitoštěrkovitém setu se v životních pozicích
A
zachovaly schránky mlžů tří druhů: Mya truncata (60 %), Macoma calcaera (30 %) a Hiatella arctica (10 %), viz obr. 1B. Datování misek metodou 14 C ukazuje kalibrované stáří cca 11 000 let BP. Z další fauny se vyskytují ježovky běžného druhu Strongylocentrotus droebachiensis. V některých polohách jsou koncentrovány zbytky řas, které také občas pokrývají větší klasty. Celá akumulace byla uložena v deltovém a pobřežním prostředí. Distribuční ramena hrubozrnné delty progradovala depresemi v reliéfu. Štěrkovitopísčité pokryvy existovaly na plochém dně mezi distribučními rameny. Druhová skladba i věk mlžů dokazují nejranější období deglaciace po lokálním LGM. Hlavní ledovcový proud Billefjordenu, vycházející z Adolfbukty, se nejspíš rozpadal telením a bazálním táním jako šelfový ledovec. Postranní, vůči hlavnímu splazu visuté ledovce v Mimerdalenu současně odtávaly na souši, přičemž se tvořily supraglaciální tilly. Začátkem holocénu způsobil následný glacieustatický zdvih mořské hladiny zaplavení Mimerdalenu. Proglaciální tok z Bertilbreenu ústil do moře hrubozrnnou deltou, mezi jejímiž rameny byl materiál redistribuován podél pobřeží. Výzkum byl financován projekty "LM2010009 a CZ.1.07/2.2.00/28.0190.
B
Obrázek 1: A - Supraglaciální till v podloží glacimarinních sedimentů. B - Mya truncata in situ v pobřežních sedimentech.
11
Česká vědecká stanice Johanna Gregora Mendela na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě a stručná informace o blížící se expedici „Antarktida 2014-15“ Pavel Kapler1 1
Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno (
[email protected])
Česká vědecká stanice Johanna Gregora Mendela na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě byla vybudována během dvou sezón jižního léta v letech 2004-2006. V provozu je od roku 2007 jako letní stanice; expedice zde pobývají v období leden až březen. Stanice je vlastněna a provozována Masarykovou univerzitou; provoz a údržba jsou hrazeny z projektu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR. Jde o projekt „CzechPolar - České polární stanice: Stavba a operační náklady“ (LM2010009, hlavní řešitel prof. Pavel Prošek) s ročním rozpočtem 10 mil. Kč. V době řešení projektu (2010-15) byla stanice významně dobudována (zvýšení kapacity z 15 na 20 lůžek) a vylepšena - zásadní proměnou prošel zejm. systém výroby elektrické energie (nový bateriový blok, revize rozvodů, 108 solárních panelů, nový typ 5 kW větrné elektrárny), systém čerpání, úpravy, ohřevu a skladování pitné vody (změna systému topení a přesun bojlerů do budovy, zvláštní kontejner pro úpravu a skladování vody), ale i např. vozový park stanice (dva nové gumové čluny se závěsným motorem, dvě čtyřkolky pro optimalizaci práce a zvýšení bezpečnosti vědců v terénu). Významným způsobem byly přístrojově dovybaveny laboratoře jak na stanici J.G. Mendela, tak laboratoř EEL (Extreme Environment Laboratory) v kampusu Masarykovy univerzity, kde se v současnosti provádí výzkumy především na poli rostlinné fyziologie a mikro biologie. Projekt skončí v roce 2015, o možnosti jeho prodloužení se právě nyní jedná. Potenciál pro udržitelnost projektu v budoucnosti je vysoký, mnoho dalších rozšíření a vylepšení je v plánu. Portfolio vědeckých disciplín realizovaných na stanici (resp. po návratu expedice ve specializovaných laboratořích) je široké; patří sem mikrobiologie, limnologie, algologie, zoologie, ekologie, ekofyziologie, genetika, hydrobiologie, geomorfologie, analytickáchemie, geochemie, stresová fyziologie rostlin, rostlinná patologie, lichenologie, bryologie, virologie, bakteriologie, parazitologie, ichtyologie, ornitologie, klimatologie a meteorologie, paleoklimatologie, paleontologie, geologie, glaciologie, fyzická geografie, fyzika atmosféry (kosmické záření), paleomikrobiologie, pedologie, periglaciální geomorfologie, palynologie, konstrukčně-materiálové vědy,
12
komunikační technologie, energetika, odpadové hospodářství a další. Vědecká spolupráce je vyvíjena nejen mezi institucemi v ČR, ale také se zahraničními partnery. K nejvýznamnějším patří Velká Británie (Aberystwyth University, University of Leeds, University of Sheffield), Argentina (Dirección Nacional del Antártico - Instituto Antártico Argentino), Chile (Instituto Antártico Chileno) a další. Nová spolupráce je vítána! Česká vědecká stanice se aktivně zapojila také do spolupráce s průmyslem, především v oblasti konstrukčně-materiálových věd (spolupracující institucí je CEITEC VUT v Brně), komunikačních technologií (ČVUT v Praze), obnovitelných zdrojů energie (společnosti SIMETI Technologies a Sunnywatt), odpadového hospodářství v polárních podmínkách (Mendelova univerzita v Brně), testování kvality a odolnosti potravinářských výrobků (společnosti Hamé a Pro-Bio) a vývoje nové generace vybavení pro extrémní podmínky (společnost Prabos Plus). V pořadí již devátá česká vědecká expedice (Antarktida 2014-15) vyrazí již 29. prosince 2014, plánovaný návrat je 12. března 2015. Přeprava by měla být realizována komerčním letem VídeňŘím-Buenos Aires-Rio Gallegos, po té vojenským speciálem Hercules C-130 na argentinskou základnu Marambio na ostrově Seymour a odtud vrtulníky na stanici J.G. Mendela na ostrově Jamese Rosse. Expedice bude mít patnáct členů: 1) P. Kapler, vedoucí expedice a správce stanice, PřF MU; 2) J. Kavan, odborný technický asistent pro klimatologii, JU a MU; 3) P. Váczi, odborný technický asistent pro rostlinnou fyziologii, PřF MU; 4) K. Brat, lékař, LF MU; 5) M. Barták, profesor (rostlinná fyziologie), PřF MU; 6) A. Žákovská, docentka (experimentální biologie), PřF MU; 7) B. Chattová, vědecká pracovnice (algologie a limnologie), PřF MU; 8) O. Zvěřina, vědecký pracovník (analytická chemie), LF MU; 9) K. Olejníčková, studentka DSP (mikrobiologie), LF MU; 10) F. Hrbáček, student DSP (periglaciální geomorfologie), PřF MU; 11) L. Sehnal, student DSP (algologie), PřF MU; 12) P. Šrámek, první technik, COS; 13) J. Gerža, druhý technik, COS; 14) J. Strnad, dobrovolník (technik), COS; a 15) P. Wolf, dobrovolník (elektroinženýr), Sunnywatt s.r.o.
Zapojení České republiky do mezinárodních antarktických struktur a domácí situace Pavel Kapler1 1
Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno (
[email protected])
Zapojení českých vědeckovýzkumných činností do mezinárodních struktur antarktických výzkumů a optimální využití jak výzkumné, tak technicko-logistické infrastruktury jiných států pro společné antarktické vědecké projekty i udržování dobrého technického stavu unikátní infrastruktury české vědecké stanice J.G. Mendela na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě včetně jejího zásobování a údržby - to jsou hlavní priority (prozatím neoficiálního) českého národního antarktického programu. Hlavními oporami českého antarktického programu jsou v současnosti dva projekty MŠMT ČR; není náhodou, že oba řeší Masarykova univerzita, která je vlastníkem a provozovatelem České vědecké stanice v Antarktidě. Jde o tyto projekty: a) projekt „CzechPolar - České polární stanice: Stavba a operační náklady“ (LM2010009, hlavní řešitel prof. Pavel Prošek), který poskytuje prostředky na provoz a údržbu České vědecké stanice v Antarktidě a b) projekt „Členství v Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR) a v Council of Managers of National Antarctic Programmes (COMNAP)“ (INGO-II-LG-13013, hlavní řešitel dr. Pavel Kapler), který umožňuje účast českých odborníků na každoročních koordinačních setkáních tří klíčových mezinárodních institucí: SCAR, COMNAP a Antarctic Treaty Consultative Meeting/Committee for Environmental Protection (ATCM/CEP). ATCM je nejvyšším orgánem dohlížejícím na dodržování Antarktické smlouvy včetně všech souvisejících (především environmentálních) předpisů. Delegátem za Českou republiku v ATCM je JUDr. Martina Šmuclerová z Mezinárodněprávního odboru Ministerstva zahraničních věcí ČR, delegátem v CEP je dr. Zdeněk Venera, ředitel České geologické služby, jeden z autorů českého Zákona o Antarktidě (č. 276/2003 Sb.). Cílem zastoupení českých zájmů na těchto fórech (mimo významné posílení mezinárodního statutu České republiky mezi státy Antarktického smluvního systému) je cestou spolupráce nad výzkumnými tématy a operacemi dalších členských států SCAR a COMNAP rozšiřovat a optimalizovat české národní antarktické výzkumné programy i technické a logistické zajištění české antarktické stanice. V současnosti můžeme uvést tyto hlavní úspěchy na mezinárodní scéně: i) V roce 2013 získala Česká
13
republika (jako 29. země světa) konzultativní status smluvní strany Antarktické smlouvy při ATCM (tj. tzv. hlasovací právo v globálních otázkách Antarktidy). Toto plnohodnotné postavení je udělováno pouze smluvním státům, které na Antarktidě vyvíjejí podstatnou vědeckou a výzkumnou činnost (např. vybudování vědecké stanice nebo pravidelné vysílání vědeckých expedic). ii) V roce 2013 se Česká republika stala 30. zemí světa sdruženou v mezinárodním konsorciu COMNAP; na meetingu v roce 2014 se zde stal český delegát vice-leadrem pracovní skupiny Energy & Technology, čímž je pozice českého národního antarktického programu dále upevňována. iii) V roce 2014 byla Česká republika přijata za člena (associate member) SCAR, vědecké organizace zabývající se Antarktidou, která je významnou komisí v rámci ICSU (International Council for Science). Výše uvedeným hlavním cílům českého antarktického programu by měl v budoucnu napomáhat také v roce 2014 založený Český antarktický nadační fond, jehož prvním prezidentem se stal prof. Pavel Prošek z Masarykovy univerzity, který je vnímán mj. jako zakladatel České vědecké stanice v Antarktidě. Tento nadační fond si klade za cíl podporovat (především) českou vědu a výzkum v Antarktidě, neboť státní podpora v této oblasti v současnosti nepokrývá zdaleka všechny potřebné aspekty a možnosti vědeckých pracovišť vysílajících vědce na expedice jsou rovněž limitovány.
Poznámka Antarktický smluvní systém (ATS, Antarctic Treaty System) je komplex opatření regulující vztahy mezi státy v oblasti Antarktidy. Pro účely ATS je Antarktida definována jako území jižně od 60. rovnoběžky včetně plovoucích ledovců. Základem ATS je Smlouva o Antarktidě, uzavřená 1.12. 1959 ve Washingtonu. Byla uzavřena bez časového omezení. Po dobu platnosti Smlouvy strany zmrazily své dosavadní územní nároky v Antarktidě. Podle Smlouvy může být Antarktida využívána výlučně pro mírové účely. Smlouva zde zajišťuje svobodný vědecký výzkum a mezinárodní spolupráci k tomuto cíli. Pro zajištění dodržování Smlouvy mají smluvní státy právo vysílat své pozorovatele na inspekce, v sezóně 2014-15 se první českou inspektorkou stane JUDr. Martina Šmuclerová z MZV ČR.
Freshwater ecosystems dynamics on Vega Island, Antarctica Jan Kavan1, Kateřina Kopalová1,2, Juan Manuel Lirio3 Centre for Polar Ecology, Faculty of Science, University of South Bohemia, Na Zlaté stoce 3, 370 05 České Budějovice (
[email protected]) 2 Department of Ecology, Faculty of Science, Charles University in Prague, Viničná 7, 128 44, Prague 2, Czech Republic (
[email protected]) 3 Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248, (1010) Buenos Aires, Argentina (
[email protected]) 1
Freshwater ecosystems due to stable environment and presence of liquid water are hotspots of biodiversity and essential habitat of different life forms in Antarctica.Information on its present state and dynamics are required and useful. Therefore, several lakes and water streams were monitored to obtain more information about the aquatic regime in the study area.The aim was to observe dynamics of water temperature, water level fluctuation, and stream discharge. Four lakes (Verde, Anonyma, Pan Negro and Esmeralda) werechosento represent the most abundant types (i.e. kettle lakes and lake in nival depressions on the old basal moraines). It is apparent that temperature regime was influenced mainly by morphology of the lake basin, especially its volume. Lowest average temperature of Esmeralda lake (3,9°C; February 9–25, 2014) corresponds to its relatively deep basin, whereas the highest average temperature of lake Verde (6,5°C; January 16 – February 21, 2013) is caused by its relatively shallow environment (no more than 1,5m of depth). This also corresponds with observed minimum and maximum temperatures. However, not all lakes had been monitored in the same period. This can explain some differences in their thermal properties as well. Besides the temperature regime, water level fluctuation was also monitored. This allows us to gain information about water inflow/outflow and sources of water together with processes connected with lake basin origin.
14
Table 1: Temperature measurements (°C).
Lake
Average
Min
Max
Verde (2013)
6.6
-0.1
16.9
Anonyma (2013)
5.6
0.1
11.0
Pan Negro (2014)
4.7
1.8
8.6
Esmeralda (2014)
3.9
0.7
6.4
Finally, runoff of the three rivers in the area of Bahia del Diablo (Northern part of Vega Island) has been monitored. Runoff measurement can provide us with valuable information on behaviour of adjacent glaciers - ‘Glaciar Bahia del Diablo (GBD). Estimated ablation loss from GBD based on runoff measurements (133mm between January 16th and February 21st 2013)corresponds well with general mean ablation loss based on direct glaciological measurements during years with similar atmospheric conditions as in 2013 (Skvarca et al. 2004). Observations on freshwater ecosystem dynamics can give useful additional information for studies on biota (lakes) or glaciological studies/sediment yield (rivers). It is also a valuable indicator of the state of the Antarctic Peninsula environment in general. References Skvarca, P., De Angelis, H., Ermolin, E., (2004): Mass balance of ‘Glaciar Bahíadel Diablo’, Vega Island, Antarctic Peninsula. Annals of Glaciology, 39, 209-213.
Polymery v Antarktidě: Zahájení pilotní fáze aplikovaného výzkumu Lukáš Krmíček1,2, Jiří Tocháček2, Michael Tupý3, Pavel Kapler4, Kamil Láska4 Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně, Veveří 95, 60200 Brno (
[email protected];
[email protected]) 2 Geologický ústav AV ČR, v. v. i., Rozvojová 269, 16500 Praha 6 (
[email protected]) 3 Středoevropský technologický institut, Vysoké učení technické v Brně, Technická 3058/10, 616 00 Brno (
[email protected]) 4 Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 61137 Brno 1
Předmětem výzkumu našeho týmu je paleoklimatologie severního Atlantiku. Prostředkem je nám multi-proxy analýza růstových parametrů zakrslých dřevin tundry a jezerních sedimentů. První archiv rekonstruuje detailně klimatickou minulost posledních více než tří století, druhý posledních tisíciletí. Příspěvek seznamuje s prvními vČeská vědecká stanice Johanna Gregora Mendela dostane od jižní letní sezóny 2014/2015 nové poslání. Vedle geografických, (mikro)biologických a klimatologických studií se zde bude nově zkoumat také stárnutí polymerů. Otcem myšlenky testování polymerních materiálů v podmínkách Antarktidy je Lukáš Krmíček (GLÚ AVČR a VUT v Brně) a postupně se na tomto tématu stabilizoval tým odborníků z VUT v Brně (Jiří Tocháček, Michael Tupý) a MU (Pavel Kapler, Kamil Láska). V průběhu letošního léta byla připravena série vzorků polymerů, jejichž výzkum by měl co nejvíce poodhalit možnosti studia jejich urychleného stárnutí v arktických podmínkách. K pilotní fázi projektu se přidala i společnost Fatra a.s., která projevila zájem o testování polymerních střešních krytin. Spolu se vzorky polymerů byly vyrobeny i speciální nerezavějící expoziční panely a vyřešen způsob jejich uchycení (obr. 1). Povětrnostní
stárnutí plastů se nejčastěji provádí v zemích s vysokou intenzitou slunečního svitu a relativně vysokými denními teplotami. Na rozdíl od nich poskytuje Antarktida podmínky zcela odlišné, typické nízkými teplotami v kombinaci se zvýšeným podílem UV záření, způsobeným ozonovou anomálií. Nezanedbatelnou roli zde hrají i faktory fyzikální - částice ledu a písku, nesené větry dosahujícími až 150 km/hod. První výsledky by měly být k dispozici přibližně za 15 měsíců od instalace panelů s polymerními materiály, kdy bude přivezen první testovací panel zpět. Celý projekt by měl trvat několik let. Výsledky experimentu napomohou získání unikátního know-how, což v konečných důsledcích povede ke kvalifikované předpovědi životnosti polymeru v různých klimatických podmínkách. Zahájení pilotní fáze aplikovaného výzkumu je ukázkovým příkladem mezioborové spolupráce mezi VUT v Brně a Masarykovou univerzitou. Poděkování Autoři příspěvku děkují projektu „Excellent Teams“, registrační číslo CZ.1.07/2.3.00/30.0005 – podpora tvorby excelentních týmů mezioborového výzkumu na Vysokém učení technickém v Brně.
Obrázek 1: A – Ukázka přípravy panelu s testovanými polymerními materiály (na fotografii z leva: Jiří Tocháček, Michael Tupý, Simona Kuboušková - studentka L. Krmíčka, Lukáš Krmíček, Tomáš Bařina - student L. Krmíčka, Filip Bosák - student L. Krmíčka, Petr Mičkal - student L. Krmíčka). B – Diskuze L. Krmíčka (vlevo) a P. Kaplera nad projektovou dokumentací.
15
Cretaceous plant mega- and meso- fossils from James Ross Island, Antarctica Jiří Kvaček1, Radek Vodrážka2 1 2
Národní muzeum, Václavské nám. 68, 115 79 Praha 1 (jiri.kvacek @nm.cz) Czech Geological Survey, 118 21 Praha, Klárov 131/3, Czech Republic (
[email protected])
Plant mega- and meso-fossils were recovered from marine sediments of the Hidden Lake (Coniacian) and Santa Marta Formations (Santonian-Campanian) of the Gustav Group in the Larsen Basin, James Ross Island, Antarctica during the field investigations in seasons 2009-2012. The basin was formed as a back-arc basin during Late Mesozoic - Early Cenozoic. The Hidden Lake Formation consists of a 400 m thick layer of coarse-grained volcanoclastic conglomerates, sandstones, siltstones and mudstones. The sand-dominated sediments are interpreted as deposits of a shallow marine deltaic environment within a fan delta shelf setting. The flora of the Hidden Lake Formation is dominated by angiosperms. However, pteridophytes are also well represented. The Santa Marta Formation conformably overlying the Hidden Lake Formation consists of approximately 1000 m of silty and muddy sandstones marls with concretionary beds. It is rich in fossils of marine fauna including ammonites, bivalves
16
and gastropods. The majority of fossil plants are found in the Lachman Crags Member formed by sandstones, and mudstones. Their remains are preserved as twig and leaf impressions. In particular places leaf compressions, dispersed cuticles and well preserved charcoalified meso-fossil including conifer twigs, megaspores, seeds and fruits were recorded. Plant meso- fossils were found in variable content in calcareous concretions. The flora is diversified and consists of pteridophytes, conifers and numerous angiosperms. Plant taphocenose includes remains of lycopods (megaspores Hughesi sporites sp.), axes of putative lycopods, fern leaves (Delosorus sp. and some unidentified ferns) isolated sporangia and indusial (probably several other genera of Matoniaceae), conifer twigs (Brachyphyllum sp., Pagiophyllum sp. of araucarian affinity), conifer cones, angiosperm leaves (Cocculophyllum – Cinnamomophyllum – type) and their reproductive structures – fruits and seeds.
Endolithic communities in central Svalbard: structure and physiological state Jana Kvíderová1,2 Centre for Polar Ecology, Faculty of Science, University of South Bohemia, Na Zlaté stoce 3, 370 05 České Budějovice 2 Institute of Botany AS CR, Dukelská 135, 379 82 Třeboň (
[email protected]) 1
Living inside rocks represents one of stress avoidance strategies of photosynthetic microorganisms. So far, there is only limited knowledge on endolithic communities in Svalbard (Jorge-Villar et al. 2011, Jorge Villar & Edwards 2006, Starke et al. 2013). During 2012 and 2013, total of 11 gypsum, sandstone and limestone samples inhabited by endolithic communities were collected. Their community structure was evaluated using light and fluorescence microscope. In four of them, chlorophyll content heterogeneity and photosynthetic activity were measured using fluorescence imaging camera. All samples were colonized by cyanobacteria only. Total of 12 morphotypes at level of genera/species were recognized. A small pale gray coccal cyanobacterium with conspicuous extracellular envelopes, probably Gloeothece sp., was dominant in all samples (Fig. 1). No substrate specifity was observed, however higher number of samples and polyphasic approach to identification may reveal any substrate-specific species. Fluorescence imaging revealed heterogeneity in chlorophyll content (Fig. 2). The photosynthetic activity was low, since maximum quantum yield ranged from 0.07 to 0.23, indicating thus stress conditions. Whether the stress conditions influenced the microorganisms in situ, or during ex situ sample manipulation, it would be evaluated by in situ measurements. References Jorge-Villar, S., Edwards, H. M., Benning, L. (2011): Raman spectroscopic analysis of arctic nodules: relevance to the
Figure 2: Heterogeneity in chlorophyll content, expressed as minimum fluorescence (F0; relative units, false color scale). astrobiological exploration of Mars. Analytical and bioanalytical chemistry, 401, 2927-2933. Jorge-Villar, S., Edwards, H. M. (2006): Raman spectroscopy in astrobiology. Analytical and bioanalytical chemistry, 384, 100-113. Starke, V., Kirshtein, J., Fogel, M. L., Steele, A. (2013): Microbial community composition and endolith colonization at an Arctic thermal spring are driven by calcite precipitation. Environmental Microbiology Reports, 5, 648-659.
Figure 1: The dominant species, cf. Gloeothece sp., in visible light with Nomarski contrast (left), and under UV excitation (right). Objective magnification 60x (Olympus BX-51 microscope, Olympus DP-71 digital camera, QuickPhoto 2.3 software). The scale length is 20 µm.
17
Možnosti měření kosmického záření a radonu v antarktických podmínkách Dagmar Kyselová1, Ondřej Ploc, Karel Turek, Ivo Světlík 1
Oddělení dozimetrie záření, Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i., Na Truhlářce 39/64, 180 00 Praha 8 (
[email protected] )
Na našem pracovišti se kromě jiného dlouhodobě věnovujeme stanovení dávek od přírodního záření, zejména kosmického záření a radonu. Historicky tak navazujeme na činnost našeho zakladatele Prof. Františka Běhounka, známého svou účastí na legendární výpravě vzducholodi Italia k severnímu pólu, během které měřil závislost odezvy jeho detektorů na zeměpisné poloze a to i po tragické havárii vzducholodi. Působení kosmického záření (KZ) na člověka bývá podceňováno, přestože k celkové radiační zátěži obyvatel při zemském povrchu přispívá 14%, jak ukazuje obr 1. Málokdo také například ví, že dávky od KZ jsou na palubách letadel vyšší než v evakuované zóně ve Fukušimě krátce po havárii jaderné elektrárny. A dávky od KZ na palubách kosmických lodích představují vůbec nejvyšší dávky, kterým je člověk od přírodního záření vystaven. Jsou zásadním problémem při plánování dlouhodobých vesmírných misí, jako je např. cesta člověka na Mars. Představíme způsoby měření dávek od kosmického záření nejen na vysokohorských observatořích, na palubách letadel a kosmických lodích, kterých se účastní naši pracovníci, ale také z hlediska projektů na České antarktické základně. Protože jen
samotná cesta na základnu přestavuje zvýšenou radiační zátěž vzhledem k délce letu a zvolené trase v blízkosti Jihoatlantické anomálie. K radiační zátěži expedice přispívá také zěměpisná poloha České antarktické základy. V případě expozic radonem je situace ještě závažnější: v celosvětovém průměru radon přispívá téměř polovinou k celkové dávce od všech expozic, jimž je člověk během života vystaven, viz Obr. 1. Zajímavé by bylo porovnání radonové situace v Antarktické oblasti s Evropou. Naše měření KZ a radonu by byla v první fázi orientační, ale vzhledem k použití aktivních metod, je možné je časově korelovat s dalšími výzkumnými činnostmi na stanici. Význam těchto měření by stoupl v případě, že by došlo k intenzivní sluneční události (erupce, výron sluneční korony), jejíž pravděpodobnost je v současné době vysoká vzhledem k tomu, že se Slunce právě nachází v maximu své aktivity.
0,014% Jaderné elektrárny
radon v budovách
9% gama ze Země 11%
kosmické záření 49%
lékařské ozáření
14%
přírodní radionuklidy v těle člověka spad z Černobylu
17%
ostatní Obrázek 1: Radiační zátěž obyvatel – celosvětový průměr (UNSCEAR 2000).
18
Rekordně vysoká teplota vzduchu naměřená na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě Kamil Láska1,2, Filip Hrbáček1, Daniel Nývlt1,2 Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita,Kotlářská 2, 611 37 Brno (
[email protected]) 2 Centrum polární ekologie, Jihočeská univerzita, Branišovská 31, 370 05 České Budějovice 1
Projevy klimatické změny v Antarktidě jsou nejčastěji dokumentovány nárůstem teploty vzduchu v oblasti Antarktického poloostrova (AP) a větší částí Západní Antarktidy. Na pozitivních trendech průměrné roční teploty vzduchu dosahujících až 0,54 °C/10 let na západním pobřeží AP mnozí autoři dokládají těsnou vazbu mezi teplotou vzduchu a redukcí mořského zámrzu. Situace podél východního pobřeží AP je díky malému počtu meteorologických stanic s dlouhodobým měřením popisována pomocí teplotních dat z argentinské stanice Esperanza. Tyto údaje potvrzují statisticky významný nárůst teploty vzduchu v období léta a podzimu (0,39 °C/10 let), což bývá často vysvětlováno změnou atmosférické cirkulace a vznikem föhnového proudění v závětří AP. Tento příspěvek popisuje cirkulační podmínky, při kterých se na vybraných meteorologických stanicích v severozápadní odledněné části ostrova Jamese Rosse (Ulu Peninsula) vyskytla doposud nejvyšší změřená teplota vzduchu v Antarktidě.
Obrázek 1: Rozložení oblačnosti na infračerveném kompozitním družicovém snímku z 24.2.2013 12:00 UTC a přízemní tlakové pole (hPa) dokumentují povětrnostní situaci, která výrazným způsobem ovlivnila výskyt rekordně vysoké teploty vzduchu na ostrově Jamese Rosse (Zdroj: Antarctic Meteorological Research Center, University of Wisconsin-Madison, 2014, upraveno).
19
Tato situace nastala 24. 2. 2013 mezi 17:00 a 18:00 UTC, kdy byla na třech stanicích s nadmořskou výškou od 150 do 340 m naměřena teplota vzduchu v rozmezí 17,3–17,9 °C. V této době byl ostrov Jamese Rosse pod vlivem západního anticyklonálního proudění, které ve vyšších hladinách přinášelo teplý oceánický vzduch přes AP. V závětří AP následně docházelo k jeho sestupování, adiabatickému ohřívání a vzniku tzv. subsidenční teplotní inverze. S tím rovněž souvisel výskyt malé oblačnosti převážně vysokého patra (obr. 1), velmi nízké relativní vlhkosti vzduchu a malých rychlostí přízemního proudění, které byly na těchto stanicích zaznamenány. Poděkování Příspěvek vznikl za podpory projektu LM2010009 CzechPolar (MŠMT ČR) a projektu Masarykovy univerzity MUNI/A/0952/2013 „Analysis, evaluation, and visualization of global environmental changes in the landscape sphere (AVIGLEZ)”.
Paleoklimatologie Arktidy díky FR7 TA INTERACT, aneb jak si zajistit terén v Grónsku a na poloostrově Kola Jiří Lehejček1, Daniel Nývlt2, Petra Polická3, Matěj Roman4 Katedra ekologie lesa, Fakulta lesnická a dřevařská, Česká zemědělská univerzita v Praze, Kamýcká 961/129, 165 00 Praha 6-Suchdol (
[email protected]) 2 Ústav experimentální biologie, Biologická sekce, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita v Brně, Kotlářská 2, Brno (
[email protected]) 3 Centrum polární ekologie, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Branišovská 1760, 370 05 České Budějovice (
[email protected]) 4 Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, Albertov 6, 128 43 Praha 2 (
[email protected]) 1
Předmětem výzkumu našeho týmu je paleoklimatologie severního Atlantiku. Prostředkem je nám multi-proxy analýza růstových parametrů zakrslých dřevin tundry a jezerních sedimentů. První archiv rekonstruuje detailně klimatickou minulost posledních více než tří století, druhý posledních tisíciletí. Příspěvek seznamuje s prvními výsledky klimatických rekonstrukcí a současně poodhaluje zákulisí žádostí o terénní typ finanční podpory v rámci FR7 TA INTERACT (omezení, logistika, požadavky atp.). Zkušenosti vychází ze dvou úspěšných žádostí a dvou terénních sezón na JZ Grónska a Barentsova
pobřeží poloostrova Kola. Poděkování Poděkování Interní grantové agentuře (IGA č. A11/14), FLD ČZU za materiální podporu a INTERACT Transnational Access (n° 262693) za logistickou podporu.
Obrázek 1: Buněčná anatomie Salix glauca ze zátoky Kobbefjord, JZ Grónsko, jejíž analýza posloužila ke klimatické rekonstrukci. Nejlépe korelovanými růstovými parametry s klimatem se ukázaly následující buněčné charakteristiky: tloušťka letokruhu, velikost buněčných dutin a tloušťka buněčných stěn.
20
Co vypovídá pohřebiště stovek tuleňů na poloostrově Ulu, ostrov Jamese Rosse o terestrických a mořských změnách okrajové části Antarktidy během mladého holocénu? Daniel Nývlt1,2,3, Miriam Nývltová Fišáková4, Miloš Barták1, Zdeněk Stachoň2, Václav Pavel5, Bedřich Mlčoch3, Kamil Láska2 Ústav experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 5, 625 00 Brno (
[email protected]) 2 Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno 3 Česká geologická služba, Klárov 3, 118 21 Praha 1 4 Archeologický ústav Brno, Akademie věd ČR, v.v.i., Čechyňská 19, 602 00 Brno 5 Katedra zoologie a ornitologická laboratoř, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého, 17. listopadu 50, 771 46 Olomouc 1
Severní odledněná část poloostrova Ulu na ostrově Jamese Rosse je poseta stovkami mrtvých tuleňů krabožravých, weddellových a leopardích. Ty se nacházejí především na plochých částech sníženin Abernethy Flats a v okolí stanice J. G. Mendela, ve výjimečných případech je lze nalézt i ve značných vzdálenostech od pobřeží a vyšších nadm. výškách. Rozkládající se tulení pozůstatky představují jedny z málo bodových zdrojů živin v jinak nutričně velmi chudém prostředí a jsou posmrtně často kolonizovány druhy řas, cyanobakterií, lišejníků a mechů. Desetiletý monitoring změn tuleních mumií však ukazuje na poměrně pomalý rozklad způsobený místním chladným a suchým klimatem. Dentální věk mrtvých tuleňů ukazuje na kompletní pyramidu stáří úmrtí jedinců od velmi mladých, přes juvenilní, dospělé až po velmi staré. To vylučuje úmrtí pouze mladých nezkušených jedinců nebo naopak přestárlých, kteří mohli záměrně migrovat na pevninu před smrtí. Přírůstky dentálního cementu naznačují na úmrtí 85 % studovaných jedinců během konce zimy a jara (září až listopad). Zbylých 15 % naproti tomu zemřelo na počátku zimního období (květen až červenec). Dominantní jarní sezóna úmrtí tuleňů odpovídá počátku tání a pukání mořského zámrzu v průlivu Prince Gustava (PPG) a jejich následnou migraci na pevninu po přesněžených příbřežních a říčních plošinách. Důvodem k migraci na pevninu mohla být snaha o nalezení volného moře v případě uzavření ploch volného moře v PPG nebo přitahování sladkovodními jezery, čemuž odpovídá značná kumulace pozůstatků v okolí jezera Monolith a obdobné chování bylo popsáno i z McMurdo-Dry Valleys. K rozpadu mořskéhozámrzu v PPG v prostoru mezi zátokou Brandy a mysem Lachman docházelo v posledních 15 letech 21
nejčastěji během prosince až počátku ledna. K nejčasnějšímu rozpadu mořského zámrzu v tomto sektoru došlo ve třetí dekádě října roku 2010. Naopak v letních sezónách 2012/13 a 2013/14 přetrvával mořský zámrz téměř do poloviny února, což nemělo v posledních 15 letech obdoby. Korigovaná radiouhlíková data ukazují na to, že tuleni zemřeli během posledního století. Tulení kosterní zbytky v nejpokročilejším stádiu rozkladu tvořené jednotlivými kostmi pravděpodobně pocházejí z pre-bomb období (1. pol. 20. století). Tulení pozůstatky ve středním stádiu rozkladu mohou pravděpodobně pocházet z masového úhynu doloženého v PPG v roce 1955. Nejlépe zachované tulení mumie pocházejí z posledních let, úhyny několika tuleňů byly pozorovány i na přelomu let 2012/13. Tloušťka přírůstků, prvkové složení a poměry stabilních izotopů v jednotlivých přírůstcích zubního cementu tuleních mumií a koster mohou sloužit jako vhodná proxy pro oceánické podmínky okrajové části Weddellova moře při severním pobřeží Antarktického poloostrova. Naopak posmrtná kolonizace tuleních pozůstatků ukazuje na specifické meteorologické podmínky stanoviště a jeho možnou změnu v posledních několika dekádách. Studium tuleních pozůstatků bude nadále pokračovat, protože skrývají mnoho dalších možností rekonstrukce současného i dřívějšího prostředí okrajové části Antarktidy. Poděkování Tento příspěvek by nemohl vzniknout bez možnosti využití infrastruktury České antarktické stanice J.G.Mendela na ostrově Jamese Rosse podporované infrastrukturním projektem CzechPolar.
Současné aktivity České republiky při vymezování Antarktických zvláště chráněných a užívaných území na ostrově Jamese Rosse Daniel Nývlt1,2,3, Zdeněk Venera3 Ústav experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 5, 625 00 Brno (
[email protected]) 2 Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno 3 Česká geologická služba, Klárov 3, 118 21 Praha 1 (
[email protected]) 1
V souvislosti se získáním konzultativního statutu smluvní strany Antarktické smlouvy v roce 2013 se Česká republika začala aktivněji podílet na činnosti Komise pro ochranu životního prostředí (Committe for Environmental Protection, CEP) Antarktického smluvního systému (Antarctic Treaty System, ATS). Ve spolupráci s britskou stranou začaly v roce 2014 práce na hodnocení vytipovaných území na ostrově Jamese Rosse pomocí metodiky RACER (Rapid Assessment of Circum-Arctic Ecosystem Resilience) vyvinuté pro Arktidu. Ovšem přístupy v této metodice a dostupná distanční data pro Antarktidu nemají dostatečné rozlišení k hodnocení biobiverzity a produktivity nejcennějších antarktických ekosystémů. Z tohoto důvodu je klíčové expertní posouzení vybraných lokalit specialisty s dostatečnou terénní zkušeností. Distančními metodami byly na základě heterogenity reliéfu (Landform heterogeneity) a normalizovaného diferenčního vegetačního indexu (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) v prostoru ostrova Jamese Rosse vytipovány následující oblasti pro další hodnocení: Northern Ulu Peninsula area, Torrent Valley area, Terrapin Hill area, Clearwater Mesa, Matkah Point, Cape Obelisk, Cape Gage, Eugenie Spur, Redshaw Point a Carlsson Bay. Na základě terénních zkušeností a publikované literatury byly v oblasti poloostrova Ulu upřesněny následující lokality/oblasti: Lachman Lakes, Giant’s Garden (Krakonošova zahrádka), Johnson Mesa, Phormidium Lake, Monolith Lake s okolím, Green Lake a Torrent Valley s Lagoons Mesou. Tučně vyznačené lokality byly hodnoceny z hlediska řídících faktorů (teploty, dostupnosti kapalné vody a živin, souvislosti s mořským prostředím, diverzity habitatů, variability reliéfu, či dalších důležitých faktorů) a byly pro ně
22
definovány klíčové charakteristické znaky. Řídící faktory a klíčové znaky byly následně hodnoceny z pohledu šance na přetrvaní do roku 2100 v souvislosti s budoucí změnou klimatu podle scénářů RCP4.5 a RCP8.5 Mezivládního panelu pro změnu klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC). Z pohledu šance na zachování ekosystémů (rezilience) přítomných ve studovaných územích i na konci 21. století mají vysokou naději přetrvání oblasti Johnson Mesa, Monolith Lake s okolím a Torrent Valley s Lagoons Mesou; střední až vysokou naději přetrvání oblasti Terrapin Hill s okolím a Clearwater Mesa. Dosavadní výsledky jsou průběžně diskutovány v rámci české antarktické komunity a následně i s klíčovými vědci z British Antarctic Survey. Výsledky analýzy RACER pro oblast ostrova Jamese Rosse budou ve spolupráci s Velkou Británií a dalšími zainteresovanými smluvními státy prezentovány jako technický příspěvek na příštím zasedání CEP během XXXVIII. zasedání Antarctic Treaty Consultative Meeting (ATCM) v Sofii v červnu 2015. Dále poslouží jako podklad pro výběr lokalit vhodných k ochraně v podobě Antarktických zvláště chráněných území (Antarctic Specially Protected Areas, ASPA) a pro využití širšího území s možností vyhlášení Antarktického zvláště užívaného území (Antarctic Specially Managed Areas, ASMA) v severní části poloostrova Ulu na ostrově Jamese Rosse. Dalšími důležitými oblastmi na ostrově Jamese Rosse zasluhujícími ochranu jsou významné paleontologické lokality a lokality s vybranými periglaciálními tvary reliéfu. Zapojení dalších českých specialistů s terénní zkušeností a znalostmi z ostrova Jamese Rosse do procesu hodnocení je velmi žádoucí a autoři tohoto příspěvku Vám předem děkují za připomínky.
Antarktické bakterie jako zdroj nových antibiotik Kateřina Olejníčková1, Ivo Sedláček2, David Šmajs1 1
2
Biologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 5, 625 00 Brno (
[email protected],
[email protected]) Česká sbírka mikroorganismů, Ústav experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 5, 625 00 Brno (
[email protected])
Na chlad adaptované bakterie schopné přežívat v extrémním podmínkách na Antarktidě představují dosud nezmapovaný rezervoár bioaktivních metabolitů. Bakteriociny jsou antibakteriální proteiny, jejichž aktivita je namířena proti blízce příbuzným druhům, což z nich činí potenciální novou generaci antibiotik s účinkem pouze proti patogenním mikrobům. Pseudomonády jsou ubikvitním rodem se zástupci s významným klinickým, zemědělským a potravinářským dopadem. Pyociny (bakteriociny produkované pseudomonádami) zahrnují: (i) nízkomolekulární pyociny (<80 kDa); (ii) vysoko-molekulární proteinové struktury připomínající bičíky fágů. Pyociny jsou produkovány jako součást odpovědi na stresové podmínky. V současnosti se výzkum soustředí na využití pyocinů v klinické praxi včetně závažných, život ohrožujících infekcí Pseudomonas aeruginosa (Ling et al. 2010; Smith et al. 2012). Cílem studie bylo vyšetřit produkci pyocinů u 36 izolátů Pseudomonas sp. pocházejících z půdních odběrů na ostrově Jamese Rosse v Antarktidě a zjistit aktivitu těchto pyocinů proti klinickým izolátům P. aeruginosa. Pro detekci pyocinů byl použit vpichový pokus. Bakterie byly kultivovány paralelně na 3 médiích při teplotě 4 °C po dobu 7 dní a při teplotě 25 °C po dobu 2 dnů. Produkce antibiotického agens se projevila projasněním v okolí producenta po přelití indikátorovou kulturou. Všechny kmeny sloužily jako potenciální producent i jako indikátorová kultura. U detekovaných inhibičních agens byla sledována citlivost k proteázám (trypsinu a proteináze K), u vybraných kmenů byla provedena elektronová mikroskopie supernatantu. Pro porovnání nízkomolekulárních pyocinů s dříve popsanými typy byla provedena PCR se specifickými primery. Nakonec byla pomocí vpichového pokusu sledována aktivita detekovaných pyocinů proti 111 klinickým izolátům P. aeruginosa. Více než polovina kmenů (21 kmenů, 58 %) produkovala pyociny. Celkem 9 kmenů
23
produkovalo nízkomolekulární pyociny (konfirmováno citlivostí k proteázám) a 15 kmenů bylo producenty vysokomolekulárních pyocinů (konfirmováno snímky z elektronové mikroskopie). Tři kmeny pak produkovaly oba typy. Nižší teplota kultivace statisticky významně zvýšila produkci pyocinů (dvouramenný Fisherův exaktní test; p = 0,002), médium naopak vliv na produkci nemělo. Celkový záchyt pyocinů byl nižší než se uvádí pro mezofilní pseudomonády (Michel-Briand & Baysse, 2002), avšak vyšší produkce v chladu naznačuje, že nízká teplota představuje dosud nepopsaný stimul produkce bakteriocinů. Navíc všechny pyociny byly aktivní při chladničkové teplotě, čehož lze využít například při konzervaci potravin. Pro nízkomolekulární pyociny nebyla nalezena shoda se známými pyociny a představují tak nové dosud nepopsané typy. Celkem 6 kmenů produkovalo pyociny s aktivitou vůči klinickým izolátům P. aeruginosa. Vysokomolekulární pyocin produkovaný kmenem Pseudomonas sp. 2406 inhiboval růst 46,8 % izolátůa je tak vhodným kandidátem pro další experimenty. Studie potvrdila přítomnost nových antibiotických agens u mikroorganizmů adaptovaných na chladné prí Antarktidy a to včetně proteinů s účinkem proti významným klinickým patogenům. Z výsledků studie vyplynula nutnost dalšího výzkumu, který by blíže zmapoval metabolity představující alternativu k současným antibiotikům. Literatura Ling, H., Saeidi, N., Rasouliha, B. H., Chang, M. W. (2010): A predicted S-type pyocin shows a bactericidal activity against clinical Pseudomonas aeruginosa isolates through membrane damage. FEBS Lett, 584, 3354–3358. Smith, K., Martin, L., Rinaldi, A., Rajendran, R., Ramage, G., Walker, D. (2012): Activity of pyocin S2 against Pseudomonas aeruginosa biofilms. Antimicrob Agents Chemother, 56, 1599–1601. Michel-Briand Y, Baysse C. (2002): The pyocins of Pseudomonas aeruginosa. Biochimie, 84, 499–510.
Tvorba specializovaných buněk a strategie přežití u hydroterestrických řas rodu Zygnema na Svalbardu Martina Pichrtová1,2 1 2
Katedra botaniky PřF UK v Praze, Benátská 2, 12801, Praha 2 (
[email protected]) Botanický ústav AV ČR, Dukelská 135, 37982, Třeboň
Spájivé zelené řasy rodu Zygnema se hojně vyskytují v Arktidě i Antarktidě, kde vytvářejí rozsáhlé slizovité nárosty v tzv. hydro-terestrických habitatech. Toto prostředí je charakterizované pouze omezenou dostupností tekuté vody. Patří sem např. mělké tůňky nebo potoky napájené z tajících sněžných polí. Zde jsou řasy vystavené celé řadě stresových faktorů, jako je např. zamrzání, vysychání nebo silné záření. Cílem našeho výkzmu bylo zjistit, jak Zygnema v Arktidě přežívá a zda vytváří nějaké specializované buňky, které jí umožňují překonat nepříznivá období. Během několik let trvajícího výzkumu jsme pouze zcela výjimečně zaznamenali pohlavní rozmnožování a s ním spojenou produkci odolných zygospor. Ostatní známé typy
24
buněk s vícevrstevnou odolnou buněčnou stěnou jsme na Svalbardu nepozorovali nikdy. Zjistili jsme, že Zygnema vytváří pouze tzv. pre-akinety, modifikované vegetativní buňky, charakterizované akumulací zásobních látek a sníženou fyziologickou aktivitou. Tyto buňky se tvoří na konci sezóny a jejich tvorba není závislá na dostupnosti vody. Nicméně, postupné vysychání, ke kterému v přírodě během léta dochází, zvyšuje jejich stresovou odolnost, což bylo prokázáno v terénních i laboratorních podmínkách. Po takovém otužení jsou schopné přežít jak velmi silné vysušení, tak i extrémní podmínky arktické zimy. Kromě toho, zralé pre-akinety se uvolňují z vláken a mohou tak sloužit i k šíření řas větrem.
Stanovení variability primární produkce fotoautotrofů v různých typech biotopů na ostrově Jamese Rosse (Antarktida) Peter Váczi1, Miloš Barták, Kateřina Trnková, Kateřina Skácelová 1
Laboratoř EEL, Oddělení fyziologie a anatomie rostlin, Ústav experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kamenice 5, 625 00 Brno (
[email protected])
Hodnocení primární produkce a fotosyntetické aktivity fotoautotrofních společenstev polárních oblastí je jedním z významných parametrů definujících rozvojbioty (jak aktuální tak potenciální) v měnících se podmínkách tohotoprostředí. V současnosti využívané globálně aplikovatelné modely využívající data z dálkového průzkumu země však v případě polárních oblastí vyžadují výrazné korekce. Způsobuje to mimo jiné dominantní zastoupení poikilohydrických organismů - lišejníků, řasových a sinicových povlaků, případně mechů, výrazně přizpůsobujících svůj metabolizmus podmínkám prostředí. Proto je důležité analyzovat aktivitu této významné části bioty polárních oblastí jak v podmínkách in situ, tak její potenciál a limity v simulovaných podmínkách in vitro. Naše laboratoř se v posledních letech zaměřuje na zkoumání změn fyziologické aktivity fotosyntézy a růstufotoautotrofních společenstev polárních oblastí. Část metodických přístupů je zaměřena na hodnocení této aktivity v přirozených podmínkách odledněného území severní části ostrova Jamese Rosse. Sledování změn druhového složení populací lišejníků a mechů na vytipovaných lokalitách a změn v pokryvnosti substrátu využíváme k hodnocení změn aktivity produkce a růstupopulací v dlouhodobém měřítku – meziroční variabilita. K sledování sezónní variability a změn aktivity v souvislosti se změnami mikroklimatických podmínek využívámepřímého měření parametrů
25
fyziologické aktivity.U terestrických porostů mechů (Bryumsp.)je to dlouhodobé měření denních chodů aktivity fotochemických procesů fotosyntézy pomocí nedestruktivních metod měření parametrů indukované fluorescence chlorofylu (Fo, FM, II). U vodních ekosystémů je to periodické měření lokálních parametrů prostředí (teplota vody, pH) a především koncentrace rozpuštěného kyslíku (DO). V posledních sezonách je měření doplněno o měření denních chodů DO ve vybrané lokalitě „Interlago“. U obou lokalit je měření změn aktivity doplněno o záznam mikroklimatických podmínek profilu teplot v lokalitě, relativní vzdušné vlhkosti a intenzity fotosynteticky aktivní radiace (PAR). Získaná měření slouží k analýze sezónní a meziroční variability aktivity bioty v tomto prostředí. V laboratorních podmínkách je jedním z cílů analýza aktivity fotosyntetických procesů řas a sinicv simulovaných podmínkách různé teploty a ozářenosti pro definování optima a limitů fyziologické aktivity a primární produkce kultur izolovaných ze vzorků z přirozených lokalit. Výstupy z měření jsou podkladem pro modely aktivity bioty a produkce fotoautotrofních společenstev, které jsou cenným zdrojem zpřesnění modelů aplikovatelných ve vyšším řádu na tento druh prostředí. Poděkování Autoři děkují projektu CzechPolar za poskytnutí infrastruktury nezbytné pro výzkum.
