Mikrobiom lesních ekosystémů: struktura a dynamika mikrobiálních společenstev v přirozeném a hospodářském lese

• Název práce v češtině: Mikrobiom lesních ekosystémů: struktura a dynamika mikrobiálních společenstev v přirozeném a hospodářském lese
• Název v anglickém jazyce: Forest microbiome: structure and dynamics of microbial communities in a natural and managed forest
• Klíčová slova: lesní ekosystémy; houby; bakterie; půda; dynamika; dekompozice; ekosystémové procesy; ekologie mikroorganismů
• Klíčová slova anglicky: forest ecosystems; fungi; bacteria; soil; dynamics; decomposition; ecosystem processes; microbial ecology
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Petr Baldrian, Ph.D.

Zásady pro vypracování

MB140P73 Ekologie mikroorganismů
MO550P104 Mikrobiální procesy v životním prostředí
MB140P94 Bioinformatics and microbiome analysis

Seznam odborné literatury

Brock Biology of Microorganisms
Madsen: Environmental Microbiology
Baldrian: Forest Microbiomes: Diversity, Complexity and Dynamics. FEMS Microbiology Reviews 2017

Předběžná náplň práce

Lesní ekosystémy jsou významné zejména pro globální bilanci uhlíku a dalších prvků a plní i řadu dalších důležitých úkolů. Mikroorganismy - zejména houby a bakterie - jsou jejich nedílnou složkou, zprostředkující interakce mezi primárními producenty (stromy a vegetací) a půdou, dekompozici organické hmoty, i řadu dalších důležitých procesů. V posledních letech se ukazuje, že pro pochopení funkce ekosystémů je nutné postihnout procesy ve všech jejich složkách, zahrnujících například půdu, rostlinný opad, tlející dřevo, vegetaci, atmosféru a biologické i minerální povrchy. Všechny tyto habitaty jsou osídleny specifickými mikroorganismy a řada z nich, zejména houby, tyto habitaty spojuje. Dosud je ale poměrně málo známo o množství mikroorganismů v jednotlivých složkách ekosystému, složení mikrobiálních společenstev, jejich dynamice, a specifických funkcích, které mikroorganismy plní. Zejména není jasné, jak výrazné jsou v tomto směru rozdíly mezi přirozenými ekosystémy a hospodářskými lesy. Cílem projektu je komplexně popsat habitaty v lesních ekosystémech Žofínského pralesa a hospodářských lesů v jeho okolí a charakterizovat společenstva mikroorganismů, které je obývají. Vzhledem k předpokládané vyšší diverzitě habitatů pralesa předpokládáme, že i překryv mezi společenstvy různých habitatů je v tomto prostředí vyšší a toto sdílení umožňuje lépe plnit ekosystémové funkce. Dalším aspektem práce je dynamika ekosystémů, kde bude náplní studium změn společenstev a jejich aktivity v čase a sledování mobility mikroorganismů v prosředí, například šíření atmosférou a hmyzími vektory. Posledná součástí práce bude charakterizace vybraných krátkodobých klimatických efektů (srážky, mráz, tání sněhu) na lesní mikroorganismy a jejich aktivitu. Vzhledem k úzkému vztahu mezi vlhkostí a aktivitou půdních mikroorganismů předpokládáme, že vybrané klimatické jevy mohou výrazně ovlivnit dynamiku mikrobiálních procesů, například dekompozice nebo respirace.
Při řešení práce proběhne vzorkování i manipulativní expeimenty a bude využito metod molekulární biologie (isolace nukleových kyselin, genomika, metagenomika, metatranskriptomika, kvantitativní PCR) a mikrobiologie (isolace a charakterizace kmenů hub a bakterií, stanovení enzymových aktivit a biomasy, monitoring respirace). Aktivita mikroorganismů in situ v reálném čase bude sledována respirometricky na pozadí záznamu povětrnostních podmínek. Vybrané studijní plochy budou modelovány v 3D-prostoru pomocí laserového scanningu (ve spolupráci s VÚKOZ).