zde - Polární výzkum na MU

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.