Změny dlouhodobého vývoje chemismu a oživení horských jezer v současnosti opět akcelerují a vykazují výraznější vývoj s rostoucí nadmořskou výškou. Je zřejmé, že tyto trendy odráží nejen pokles množství živin a oživení půd s rostoucí nadmořskou výškou, ale také intenzivnější odezvu výše položených suchozemských systémů na změny životního prostředí (zotavování z acidifikace a změna klimatu). V naší studii podél výškového gradientu Vysokých Tater se budeme zabývat reakcí různých typů půd (od smrkových lesů, přes alpinské louky, až po nevyvinuté půdy suťových polí) na současné změny teplot a srážkového režimu, a to z hlediska rychlosti, teplotní citlivosti a vzájemného propojení procesů přeměn uhlíku, dusíku a fosforu s mikrobiálními společenstvy a jejich složením. Pomocí terénních a laboratorních experimentů identifikujeme rozdíly v klíčových procesech retence, mobilizace a vyplavování živin z půd. Mechanismy vyplavování živin budou použity pro pochopení dlouhodobých trendů změn složení a oživení jezer i jejich aktuálních rozdílů podél výškového gradientu.

Tento projekt má řešitele na KBE, ale zbytek teamu je z katedry botaniky (M. Šmilauerová, J. Košnar, E. Holá, B. Divišová, a dvě studentky magistrantského stupně). S použitím výsledků šesti terénních experimentů budeme zkoumat vlivy hnojení trvalých travních porostů na společenstva arbuskulárních a "fine endophyte" mykorhizních hub v kontextu zintenzivňujícího se zemědělství. Speciální pozornost zaměříme na převládající hnojení dusíkem, ale vezmeme v úvahu jeho interakci s dostupností fosforu v půdě. Za užití molekulárních metod prostudujeme změny houbových společenstev pokud jde o jejich složení, taxonomickou, fylogenetickou a funkční diverzitu, a pomocí světelné mikroskopie kvantifikujeme kolonizaci rostlinných kořenů. Náš projekt také odhadne u běžných druhů arbuskulárních mykorhizních hub funkční odezvu jejich hyf na přidání dusíku, fosforu či organické hmoty do půdy, za použití inovativní metody měření funkčních vlastností hyf v terénních podmínkách. Náš projekt přinese nové pohledy na to, jak fungují společenstva symbiotických hub v travinných ekosystémech, a umožní lepší porozumění jejich odezvě na změny v intenzitě hospodaření.

Pochopení procesů spojených s přeměnami organické hmoty (OM) na rozhraní mezi suchozemskými a vodními ekosystémy je klíčové pro pochopení toku energie a makro-prvků (uhlíku a dusíku) na úrovni krajiny. Houby produkují širokou škálu extracelulárních enzymů a přeměňují různé formy komplexní OM rostlinného původu, a jsou tak jedním z hlavních regulátorů uhlíkové bilance. Předpokládáme, že na rozdíl od dosud přijímaných paradigmat zůstávají mnohé houby kolonizující rostlinnou hmotu v suchozemských podmínkách důležitými hráči v přenosu energie na vyšší trofické úrovně ve stojatých sladkých vodách.
Abychom s dostatečným rozlišením odhalili složité interakce, které doprovázejí životní styl hub na rozhraní půdy a vody, sestavili jsme tým spolupracovníků s multidisciplinárním zaměřením a využijeme kombinaci moderních molekulárních metod, pokročilých bioinformatických analýz a nejmodernějších přístupů v analytické chemii k odstranění některých naléhavých mezer ve znalostech nově vznikajícího oboru mikrobiální ekologie.

V rámci projektu nabízíme nová zajímavá témata bakalářských a magisterských prací. Pro bližší informace: doc. Ing. Jiří Bárta. PhD. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)

Ilustrační obrázek: Bakterie barvené metodou FISH  na houbové hyfě v půdě (Eickhorst and Tippkötter, 2008, Soil Biology and Biochemistry 40(7):1883-1891)

Efektivita, s jakou půdní mikroorganismy využívají dostupný organický substrát (označovaná akronymem CUE), rozhoduje ve svém výsledku o tom, zda půda zadržuje, nebo ztrácí uhlík (C). CUE je definována jako podíl množství C vstupujícího do buňky využitého na tvorbu buněčných produktů a představuje důležitý parameter současných biogeochemických matematických modelů. Vliv různých půdních vlastností na hodnotu CUE však dosud není uspokojivě vysvětlen. V rámci tohoto projektu navrhujeme dlouhodobý inkubační pokus. Jeho cílem je studovat vliv redoxního potenciálu půdy a koncentrace anorganických akceptorů elektronů na CUE pomocí sledování řady chemických, izotopových, genetických, mikrobiálních a biochemických charakteristik dvou půd a to na jemné časové škále. Použité půdy díky historickému zatížení kyselými depozicemi a rozdílnému obsahu železa představují v kontextu navrhovaného projektu ideální studijní subjekt. Hodnocení vlivu obou faktorů na hodnotu CUE bude kvantitativně stanoveno pomocí matematického modelu, který zohledňuje proměnlivé chemické složení půdní mikrobiální biomasy.