Adaptace autotrofů na extrémní prostředí
Masarykova Univerzita, PřF, Brno
Ústav experimentální biologie,
Oddělení fyziologie a anatomie rostlin
Laboratoř fotosyntetických procesů
Obecná biologie 5.10.2011, Brno
Fyziologie rostlin v Antarktidě
Zvláště pak na ostrově Jamese Rosse
razitko_01_scan
Miloš Barták

•Masaryk University, Brno
•
•
•South Bohemian University, České Budějovice
•
•
•Czech Geological Survey, Prague
•
•
•
•Institute of Botany, Třeboň
•
•
•Charles University, Prague
logo_MU_blue image_preview 086828012101 logo-trebon CUP_LOGO-Charles-university

mendel_portret_mince
Česká vědecká stanice J.G.Mendela
ostrov James Rosse
63o 50´ S, 57o 50´ W

Globální klimatická změna (Antarktida)
a)Oteplování atmosféry
b)Zvýšená atmosférická koncentrace CO2
c)Zvýšené hodnoty UV záření
Stresové faktory extrémního prostředí
a)Chlad a mráz
b)Nedostatek kapalné vody
c)Absence či nadbytek záření

Antarctic Circle Map
Zdroj: antarctica.map


Oteplování atmosféry
Zvýšená koncentrace CO2
Zvýšené hodnoty UV záření
Image:Carbon Dioxide 400kyr.png
Analýza vzduchových bublin z ledových
vrtných jader – Lake Vostok

Přehled využití komor s otevřeným vrcholem pro simulaci globálního oteplení v Antarktidě
    Open top chambers  (OTC)
McMurdo Dry Valleys   (USA)
Yuikidori Valley Syowa Station (JPN)
South Orkney Island (NL)
Leonie Island (NL)
James Ross Island (CZ)
1EDE1ACD-BCDC-BBE8-A99F3A068C85069A phot_biology7

FATEsites respirationinlab
Zdroj: Projekt TARANTELLA


nÚplně
nprvní
nopen-top
nna JRI,
nleden 2007

Location of open top chambers(OTCs)
nUmístění komor s otevřeným vrcholem (OTC)
P1010073
Stanice
J. G. Mendela
Berry Hil
Windy
mesa
O.Bohuslavová

Půdní teploty
    5 cm
   10 cm
   15 cm
Teplota
stélky
lišejníků/mechů

Teplota
Vzduchu
30 cm

Vlhost
vzduchu
0 cm

Location of open top chambers(OTCs)
nUmístění komor s otevřeným vrcholem (OTC)
P1010137

OTC Berry Hill



OTC – mechoviště u stanice       Open top chamber located near Mendel station






Vliv expoziční komory s otevřeným vrcholem (OTC)
Na teplotu vzduchu uvnitř komory ve 30 cm nad povrchem
Venkovní kontrola
Uvnitř OTC

Cíle
Určit zda manipulované oteplení vede:

•k vyšší rychlosti růstu a tvorby biomasy
•K vyšší biodiverzitě autotrofů
•k vyšší biologické aktivitě půdy
•
•

Usnea sp., Umbilicaria decussata
Umbilicaria decussata
Usnea sp.

Metody měření odezvy mechů a lišejníků
na změny teploty, ovlhčení, ozáření
•Gazometrické
  (měření fotosyntézy pomocí spotřeby CO2)
•Spektrální reflektance
  (obsah vody, charakter pigmentů, indexy vitality)
•Fluorescence chlorofylu
  (měření fotochemických procesů fotosyntézy)

Zdroj: antarctica.map
096


Fotografie stélek Usnea sp.
lichenizované cyanobacterie Nostoc
Leptogium menzeisii
plné ovlhčení stélky
Emitovaná fluorescence chlorofylu
Vizualizace rozložení fotosyntetických procesů po ploše stélky
Principy měření fotosyntézy pomocí
fluorescence chlorofylu

Dehydrační křivky fotosyntézy



Zdroj: antarctica.map
098 155 630


Vliv stresových faktorů extrémního
prostředí na fotosyntézu
•Mechů
•Lišejníků
•Řas a sinic
•
•

Diurnals of photosynthetic electron transport rate (ETR) recorded by a Moni-PAM fluorometer on
Bryum sp. moss cusions located at the costal experimental plot at the James Ross Island between
January 8th  and February 18th 2009. Main factors affecting photosynthetic performance are: Sunny
days with sufficient water availability (A, C), sunny days with water limitation (B), D (cloudy
days with freezing temperature).
A
B
C
D

Roční záznam fotosyntézy mechu
Bryum sp. (Mendel station, JRI)
14.2.2009 až 15.1.2010




Měření koncentrace kyslíku v jezerní vodě (Intrelagos)
18.1.2010
Ant_2010 223_pro_ppt

meseta Berry Hill
Sedlo Crame Col
meseta
Lachman Crags
OTC
Mys Cape Lachman

Zdroj: antarctica.map
046


n
IMG_0826


Symbiotické lišejníkové řasy rodu Trebouxia
Image9
10 mikrometrů

Lineární ochlazovač KRYO 10 (Planer, Velká Británie)
Cooling
T max
T min
Cooling rate
Abbreviation
Slow
25 °C
- 40 °C
0.5 °C/min.
P1
Medium
25 °C
- 40 °C
6 °C/min.
P2
Fast
25 °C
- 40 °C
15 °C/min.
P3
Shock


Kapalný dusík
P4

Rozmberk, unor 2009
323


Zdroj: antarctica.map
185
021

Location of open top chambers(OTCs)
nUmístění komor s otevřeným vrcholem (OTC)
P1010151

Pavel
Prošek
Miloš
Barták
Ondřej
Marvánek
Petr
Mixa
Olga
Bohuslavová
Jan
Gloser
Kamil
Láska
Jan
Pobořil
Alois
Suchánek
Kieran
Harper
Dan
Nývlt
Josef
Elster
Ondřej
Komárek
František
Holub
Beda
Mlčoch
Účastníci I. Vědecké expedice na ostrově Jamese Rosse
Stanice Johanna Gregora Mendela

Zdroj: antarctica.map


Organised by
DEPARTMENT OF PLANT PHYSIOLOGY AND ANATOMY, INSTITUTE OF EXPERIMENTAL BIOLOGY,
Masaryk University, Faculty of Science, Brno, Czech Republic
under the auspices of
Prof. PhDr. Petr Fiala, Ph.D., LL.M.
Rector of the Masaryk University
Assoc. Prof. RNDr. Milan Gelnar,CSc.
Dean of the Faculty of Science
In co-operation with
UNIVERSITY OF SIENNA, ITALY
CZECH NATIONAL CENTER FOR POLAR REGIONS RESEARCH (NÁRODNÍ CENTRUM PRO VÝZKUM POLÁRNÍCH OBLASTÍ)





STRUKTURA  A  FUNKCE  ANTARKTICKÝCH  TERESTRICKÝCH  EKOSYSTÉMŮ
Elektronická konference zaměřená na interakce mezi Antarktickou biotou a faktory prostředí,
Brno, 22.-23. říjen 2009

Tým pracovníků zahrnutých do
Výzkumu fyziologie rostlin v Antarktidě
Zvláště pak na ostrově Jamese Rosse
razitko_01_scan
Miloš Barták
Jan Gloser
Peter Váczi
Josef Hájek
Hana Cempírková
Alena Moudrá
Lubomír Smejkal
Lucie Jahnová
Josef Elster
Jana Kvíderová
Helena Lipavská
Petr Ilík

D02
páni a pánové,
Děkuji Vám za pozornost.
www.sci.muni.cz/antarctic09/
Fyziologie rostlin v Antarktidě
Zvláště pak na ostrově Jamese Rosse
razitko_01_scan