Institucijski projekti Odjela za biologiju

Cilj ovog projekta je utvrditi praksu i potrebe učitelja Prirode za poučavanje koje vodi ka prirodoslovnom opismenjavaju učenika. Istraživanje će obuhvatiti oko 40 učitelja koji u petom razredu predaju Prirodu i njihove učenike. S učenicima i njihovim učiteljima provest će se anketiranje, a s učenicima i testiranje znanja. Analizom ankete i provjere znanja utvrdit će se potrebe učitelja za poučavanje koje vodi do razvoja prirodoslovne pismenosti. Očekivani rezultati su visoke procjene u anketama i niski rezultat u pisanoj provjeri znanja. Zato se planira organizacija stručnog usavršavanja učitelja uključenih u projekt uz izradu nastavnih materijala za samostalnu provedbu nastavnog sata u kojem se učenici prirodoslovno opismenjavanju u online okružju. Planiraju se i zajednice učenja s ciljem analize nastavnih sati kako bi se utvrdila učinkovitost gotovih materijala za potrebe stručnog usavršavanja. Provedeni projekt pridonijet će teorijskoj, empirijskoj i praktičnoj vrijednosti osmišljavanja stručnog usavršavanja učitelja u segmentu poučavanja za razvoj prirodoslovne pismenosti.

Teški metali i polumetali prisutni su u slatkovodnim i kopnenim ekosustavima uslijed prirodnih procesa, ali i zbog ljudskih aktivnosti. Njihovo nakupljanje u okolišu može dovesti do bioakumulacije u organizmima te biomagnifikacije u hranidbenim mrežama. Cilj ovog projekta je istražiti bioraznolikost faune s posebnim osvrtom na kralježnjake (ribe, vodozemce, gmazove i ptice) i akvatične kukce, te provesti biomonitoring teških metala kroz različite trofičke razine. Sustavno istraživanje više trofičkih razina omogućit će praćenje trenda teških metala i polumetala u smislu bioakumulacijskog potencijala i promjena u odgovoru biomarkera koje mogu ukazivati na osjetljivost pod utjecajem pojedinih teških metala i polumetala. Paralelno će se pratiti bioraznolikost vodenih i kopnenih ekosustava, te pojavnost alohtonih i invazivnih vrsta akvatičnih kukaca. Dobiveni podaci poslužit će za bolju procjenu ekotoksičnih rizika te za unapređenje metoda očuvanja bioraznolikosti u uvjetima rastuće antropogene pritiske i onečišćenja okoliša.

Raznolikost i brojnost planktonskih organizama u poplavnim područjima pod utjecajem su sezonskih, hidroloških i biotičkih čimbenika, a povezuju se i s razvojem obraštajnih zajednica u sedimentu. Odnos planktonskih i obraštajnih zajednica očituje se kroz kompeticiju za resurse, podložnost grazingu, razvojne cikluse i specifične morfološke prilagodbe vrsta. Cijanobakterije su karakteristični predstavnici eutrofnih voda, a njihova zastupljenost u površinskim sedimentima, čak i tijekom zime, omogućava obnavljanje fitoplanktonske zajednice te pojavu masovnog cvjetanja u ljetnim mjesecima. Cilj ovog istraživanja je utvrditi povezanost razvoja planktonskih cijanobakterija sa sastavom i brojnošću mikrofita u obraštajnim zajednicama sedimenta jezera poplavnog područja Kopačkog rita i zajednice zooplanktona. Istraživanja će obuhvatiti promjene fizikalno-kemijskih čimbenika vode i analizu sastava sedimenta. Rezultati će doprinijeti boljem razumjevanju čimbenika koji utječu na masovni razvoj cijanobakterija i njihovu kontrolu u poplavnim područjima.

Vodozemci su najugroženija skupina kralježnjaka te je istraživanje utjecaja svjetlosnog onečišćenja od velikog značaja za zaštitu žaba. Cirkadijalni ritam kod punoglavaca je od iznimne važnosti za njihov razvoj kao i proces metamorfoze u odrasle jedinke te posljedice njegovog poremećaja mogu biti dugoročne za jedinke izložene svjetlosnom onečišćenju. Osnovna pretpostavka ovog istraživanja je da je izloženost noćnom svjetlu povezana s promjenama u fiziologiji punoglavaca koja se može očitovati i na molekularnoj razini. Ispitat će se razlika između punoglavaca izloženih različitim svjetlosnim režimima. Utjecaj svjetlosnog onečišćenja na organizme je rastući problem, no istraživanja posljedica njegovom izlaganju su još uvijek štura, pogotovo na ugrožene skupine životinja poput žaba. No, zbog velike homologije cirkadijalnog ritma, rezultate ovog istraživanja provedenog na punoglavcima bit će moguće ekstrapolirati i na sisavce, a samim time i na ljude. Ljudi su stalno izloženi umjetnim izvorima svjetla te je poznato da su poremećaji cirkadijanoga ritma povezani s raznim bolestima.

Bakterija Bacillus thuringiensis israelensis (Bti) komercijalno se proizvodi diljem svijeta u različitim formulacijama za upotrebu kao larvicid, ciljajući posebno na stadij vodenih ličinki komaraca. Međutim, postoji zabrinutost da ponavljani tretmani Bti-jem mogu imati izravne i neizravne učinke na neciljane organizme i ekosustave koje nastanjuju. Ovim istraživanjem pokušali bismo utvrditi djelovanje ovakvog sredstva in situ na vodene ličinke kukaca te pripadnike zajednice podvodnih makrofita, perifiton, fitoplankton i zooplankton.

Osnovica ovoga projekta je edukacija učenika u osnovnim školama kontinentalnog dijela Hrvatske o biologiji tigrastog komaraca. Projekt se odvija kroz nekoliko faza. Prvo je edukacija edukatora tj nastavnika u OŠ. Potom nastavnici održe predavanje o biologiji i načinima kontrole tigrastog komarca učenicima i daju im zadatak da u svom dvorištu postave ovipozicijske klopke. Nakon završenog uzorkovanja nastavnici sumiraju rezultate u tablice i šalju ih nama na završnu obradu.

Bisfenol A jedna je od najraširenijih industrijskih kemikalija zbog svoje primjene u proizvodnji plastike i epoksidnih smola. Zbog zabrinutosti za njegovu toksičnost zamjenjuje se s tzv. "sigurnijim" analozima poput bisfenola S i F. Međutim, sve je više dokaza da ovi spojevi mogu imati slične ili čak izraženije negativne učinke na organizme i okoliš, osobito u vodenim ekosustavima. Do sad su istraživanja uglavnom bila fokusirana na učinke pojedinačnih bisfenola. U stvarnom okolišu, organizmi su istovremeno izloženi višestrukim zagađivalima, što može rezultirati sinergističkim, aditivnim ili antagonističkim interakcijama koje se ne mogu predvidjeti na temelju podataka za pojedinačne spojeve. S obzirom na porast prisutnosti analoga bisfenola u okolišu, sve je važnije razumjeti njihov učinak ne samo pojedinačno, već i u kompleksnim mješavinama koje odražavaju realne okolišne uvjete. Vodene leća modelni su organizmi u ekotoksikološkim istraživanjima zbog visoke osjetljivosti i brzog rasta, a promjene fizioloških procesa ovih biljaka predstavljaju relevantne pokazatelje opterećenja slatkovodnih sustava.

U slatkovodnim ekosustavima, mikrobna aktivnost se najvećim dijelom odvija na površini različitih podloga uronjenih u vodu. Zajednica autotrofnih i heterotrofnih organizama koja se razvija na takvim podlogama – perifiton ili obraštaj – ima ključnu ulogu u vodenim ekosustavima. Osim što predstavlja važan izvor hrane za brojne organizme, perifiton ima i sve veću bioindikatorsku primjenu. Unutar heterotrofne komponente perifitona, fagotrofni protisti (jednostanični eukariotski organizmi koji se hrane procesom fagocitoze) postižu veliku brojnost i raznolikost te imaju važnu ulogu u kontroliranju populacija bakterija i alga, odnosno prijenosu ugljika i energije na više trofičke razine. Među fagotrofnim protistima, u perifitonu su često najzastupljenija skupina trepetljikaši (Ciliophora), a osim njih veliku brojnost i raznolikost postižu i ameboidni protisti (gole i okućene amebe). Navedene skupine predstavljaju važnu komponentu ekoloških istraživanja vodenih ekosustava, posebice jer znatno doprinose bioraznolikosti nekog područja, imaju ključnu ulogu u hranidbenim mrežama te mogu ukazati na različite promjene u okolišu.

Poplavna područja velikih europskih rijeka danas su najugroženiji vodeni ekosustavi budući su poplavne riječne doline sistematski isušivane tijekom proteklog stoljeća. Jedno od najvećih očuvanih prirodnih poplavnih područja Dunava je Kopački rit. Cilj ovog istraživanja je na temelju podataka analiza fitoplanktona provedenih u posljednjih pola stoljeća utvrditi: a) ukupan biodiverzitet fitoplanktona Sakadaškog jezera sa standardnih postaja hidrobioloških istraživanja voda Kopačkog rita; b) pojavu masovnog razvoja pojedinih vrsta s posebnim naglaskom na invazivne strane i toksične vrste; c) procijeniti moguće utjecaje globalnih klimatskih promjena, posebno ekstremnih hidroloških zbivanja na biodiverzitet fitoplanktona. Metode istraživanja kvalitativnog sastava fitoplanktona su identične kroz cijelo promatrano razdoblje što omogućava jedinstvenu obradu podataka biodiverziteta fitoplanktona u razdoblju od 1973. do 2003. godine. Realno je očekivati stotine vrsta, tj. izuzetno veliku biološku raznolikost fitoplanktona što se može tumačiti sinergističkim utjecajima lokalnih i regionalnih procesa odgovornih za strukturiranje mikrobnih zajednica. Presudnu ulogu u održavanju visokog biodiverziteta vjerojatno imaju hidrološke veze između različitih tipova biotopa koji egzistiraju na velikom prirodnom području poplavne nizine Kopačkog rita. To upućuje na zaključak da je očuvanje prirodne dinamike plavljenja rijeke temelj zaštite biodiverziteta ovog i sličnih riječno-poplavnih sustava.

Tlo je neobnovljivi resurs na skali ljudskog života. To znači da tlo koje uništimo naši nasljednici, naša djeca, neće moći koristiti. Za što sve koristimo tlo i čemu tlo sve služi? Osim za proizvodnju hrane koja predstavlja osnovno dobro svakog živog bića, tlo služi i za proizvodnju druge biomase koju se koristi kao industrijsku sirovinu ili kao ogrijev; kao rezervoar biodiverziteta, gena te kao stanište; te je u stalnoj interakciji s ostatkom okoliša služeći kao skladište ugljika, filter vode i mjesto transformacije otpadnih tvari i ksenobiotika. Tlo dakle predstavlja dragocjen resurs neprocjenjive vrijednosti. Sve spomenute funkcije tla ovise o strukturi i prostornoj organizaciji mikroorganizama tla, a s klimatskim promjenama i promjenom u učestalosti sušenja i vlaženja tla klimatski efekti se lako prenose na mikroorganizme tla mijenjajući respiraciju i brzinu rasta, enzimsku aktivnost, strukturu zajednice i mineralizaciju utječući tako i na tlo. U isto vrijeme buka u gradovima utječe na mikroorganizme tla bez ikakve kontrole. U kojoj mjeri su mikroorganizmi različitih tipova tla otporni na stres koji donose različiti izvori biti će istraženo ovim projektom.

Mikroalge su jedan od rijetkih obnovljivih izvora koji istodobno imaju visoku sposobnost fiksiranja CO₂, za svoj rast ne koriste obradive površine, vrlo su prilagodljive promjenama saliniteta i dostupnosti nutrijenata, a ne trebaju svježu vodu jer uspijevaju u slanim i otpadnim vodama. Na taj način izravno podržavaju postizanje klimatske neutralnosti i potiču razvoj kružnoga gospodarstva. Ipak, trenutno je ekonomska isplativost njihova korištenja ograničena jer je trošak dobivanja škroba ili ulja iz algi još uvijek viši nego trošak dobivanja istih spojeva iz tradicionalnih kultura. Ključno za komercijalizaciju njihova korištenja je povećanje fotosintetske učinkovitosti, koja je u kulturama tek ~3 %, dok je teoretski maksimum i do 9-10 %, a višak fiksiranog ugljika preusmjeriti u akumulaciju škroba i lipida. Visoki intenzitet svjetlosti dovodi do fotoinhibicije i povećanog stvaranja reaktivnih kisikovih vrsta, slabeći linearni protok elektrona. Zaštitni mehanizmi poput NPQ-a i alternativnih prijenosnih tokova (CEF/PCEF) postaju presudni za preživljavanje algi. Egzogena primjena fitohormona i poliamina može pojačati fotozaštitne mehanizme stabilizirajući fotosustave, pojačavanjem antioksidativnog odgovora, reguliranjem staničnog ciklusa i prilagodbom raspodjele ugljika, skraćujući fazu prilagodbe rasta i sprječavajući gubitak klorofila, čime se smanjuje vrijeme do punog fotosintetskog kapaciteta, ali i čuva vijabilnost stanica u fotobioreaktorima. Ovi rezultati pružit će znanstvenu osnovu za održivu biotehnološku proizvodnju biomase i korisnih metabolita mikroalgi.

U porodici muha strvinarki (Sarcophagidae) nalazi se veliki broj koprofagnih i nekorofagnih vrsta. Ličinke velikog broja vrsta ove porodice žive na otvorenim ranama domaćih i divljih životinja i uz prirodne otvore (uši, nos) uzrokujući mijazu čime znatno ugrožavaju zdravlje životinja. U hrvatskoj na veterinarskom fakultetu u Zagrebu do 1942. godine sustavno je istraživana fauna muha strvinarki s ciljem istraživanja raznolikosti faune i potencijalnih mjera zaštite domaćih životinja. Sporadična istraživanja raznolikosti faune muha strvinarki nastavljena su šezdesetih godina 20. stoljeća, te u razdoblju od 2004. do 2017. Poslijednje istraživanje raznolikosti faune muha strvinarki u Hrvatskoj obavljeno je u ruralnim naseljima na području hrvatskog dijela Baranje tijekom 2021. godine, a rezultiralo je nalazom jedne nove vrste za faunu Hrvatske. Osnovni ciljevi ovoga projekta su: utvrđivanje raznolikosti faune muha strvinarki na različitim antropogenim tipovima staništa u gradu Osijeku, analiza sličnosti/različitosti pojedinih vrsta muha strvinarki iz koprofagne i nekrofagne skupine na istraživanim tipovima staništa i potencijalni nalazi novih vrsta za faunu Hrvatske.

Prirodni spojevi iz biljaka sve više se istražuju zbog njihovog potencijalnog antitumorskog i antioksidacijskog djelovanja. Za razliku od brojnih sintetskih lijekova, biljni ekstrakti pokazuju smanjenu toksičnost i bolju biokompatibilnost, što omogućuje njihovu primjenu u razvoju inovativnih terapija. Ovo istraživanje usmjereno je na ispitivanje učinaka biljnih ekstrakata na HeLa stanice, model ljudskih tumorskih stanica raka vrata maternice. Biološka aktivnost ekstrakata analizirat će se putem MTT testa za procjenu stanične vijabilnosti, proliferacije i citotoksičnosti. Oksidacijski status stanica ispitat će se određivanjem razine reaktivnih kisikovih tvari, lipidne peroksidacije te aktivnosti antioksidacijskih enzima poput katalaze i superoksid-dismutaze. Dobiveni rezultati doprinijet će razumijevanju mehanizama djelovanja biljnih ekstrakata te mogu poslužiti kao temelj za razvoj učinkovitijih i sigurnijih antitumorskih strategija temeljenih na prirodnim spojevima.

Klimatske promjene, osobito porast prosječne temperature i učestalost toplinskih valova, predstavljaju sve veći izazov za stočarsku proizvodnju. Iako su koze poznate po visokoj otpornosti na nepovoljne uvjete, dugotrajni toplinski stres negativno utječe na njihovu proizvodnju mlijeka i mesa, reproduktivnu sposobnost te opće zdravstveno stanje. Projekt će istražiti fiziološke, endokrine i molekularne mehanizme stresa kod koza izloženih različitim razinama toplinskog stresa. Cilj je identificirati kritične točke narušavanja proizvodne i reproduktivne učinkovitosti te predložiti strategije prilagodbe u uzgoju koza.

Tlo je najvažniji i najznačajniji prirodni resurs. U tlima se nalazi više od 25% bioraznolikosti u svijetu i najveći su kopneni bazen ugljika na planetu. Strategija EU-a za tlo za 2030 pruža okvir i konkretne korake prema zaštiti i obnovi tla, te osiguravanju održivog korištenja tala. Gujavice su zbog ekološke važnosti jedna od najistraživanijih skupina pedobionata. Taksonomska identifikacija vrsta ključna je komponenta istraživanja bioraznolikosti. Unatoč napretku računalne tehnologije, još uvijek nedostaje korisnički prijateljski softverski alat za identifikaciju vrsta gujavica i istovremeno pohranjivanje podataka o lokaciji nalaza. Cilj projekta je nadograditi postojeći softverski ključ za identifikaciju vrsta gujavica, uključivanjem strojnog učenja, GIS komponente i kreiranjem mobilne aplikacije, te suradnjom sa znanstvenicima iz inozemstva.