Výzkumný tým 23: Funkce biodiverzity bezobratlých a rostlin v agrosystémech

 
 
Pracovní pozice a specializace: vedoucí vědecký pracovník - ekologie zemědělských škůdců a jejich přirozených nepřátel, predace semen plevelů, faktory časoprostorové variability v rozšíření hmyzu v agroekosystémech

Rámec a cíle výzkumu v týmu: 
Studium komplexních ekologických vazeb zahrnujících bezobratlé a rostliny v porostech zemědělských plodin a v kontextu zemědělské krajiny s ohledem na měnící se klima v prostoru střední Evropy, včetně hodnocení vlivu hospodaření na biodiverzitu bezobratlých a rostlin a na ekosystémové služby, které poskytují (predace škůdců a semen plevelů, parazitoidismus, herbivorie). Využití digitálních zobrazovacích metod v rostlinné výrobě.

Specifikace činností:

Výzkum

  • význam jednotlivých biotických složek agroekosystému pro zachování rovnováhy a udržitelnosti pěstování plodin, včetně poznání jejich funkce (zejména predátoři škůdců plodin a semen plevelů, herbivorní hmyz) pro jejich potenciální využití
  • význam abiotických složek měnícího se klimatu pro populační dynamiku a šíření zemědělských škůdců, plevelů a jejich přirozených nepřátel, včetně vyhodnocování a doplňování vlastních unikátních dlouhodobých (od roku 1977) řad pozorování fluktuace populací obilných mšic, slunéčkovitých predátorů a plžů, databáze teplotních nároků pro vývoj hmyzu a klíčení semen plevelných rostlin
  • agroekologická funkce mimoprodukčních ploch (včetně maloplošných chráněných území a postindustriálních ploch) v zemědělské krajině
  • účinek agroenvironmentálních opatření na biodiverzitu
  • využití digitálních zobrazovacích metod v rostlinné výrobě
Při řešení výzkumných otázek klademe důraz na multidisciplinární přístup a proto spolupracujeme s řadou výzkumných týmů v rámci VÚRV, v.v.i. (Epidemiologie a ekologie mikroorganismů, Integrovaná ochrana zemědělských plodin proti škůdcům, Fytochemie, Biologie stresu a biotechnologie ve šlechtění, Produkční fyziologie a výživa rostlin, Zemědělská pedologie a pedobiologie), mimo instituci (např. ČZU v Praze, Botanický ústav AV ČR, Mikrobiologický ústav AV ČR, Masarykova univerzita v Brně, Workswell s.r.o., aj.) i v zahraničí (INRA, Wageningen University, National Chung Hsing University, National Environment Research Council, University of Nottingham, aj.), přičemž do spoluprací vnášíme znalosti a zkušenosti z oborů entomologie, arachnologie, botaniky, herbologie, ekologie, statistického zpracování dat, získávání a zpracování obrazových dat, aj.

 
Další činnosti
  • řešení části Národního programu ochrany genofondu mikroorganismů a drobných živočichů hospodářského významu – sbírka živočišných škůdců zemědělských plodin a jejich antagonistů
Jiné činnosti
  • popularizace výsledků v médiích (tištěná média, TV, rozhlas), realizace výsledků, organizace mezinárodních konferencí, zapojení výsledků do výuky na VŠ
  • diagnostika vybraných skupin

Další členové týmu:
 
doc. RNDr. Alois Honěk, CSc.: vedoucí vědecký pracovník – zemědělská entomologie, ekologie hmyzu
 
doc. Ing. Zdenka Martinková, CSc.: vedoucí vědecký pracovník – herbologie
 
RNDr. Milan Řezáč, Ph.D.: samostatný vědecký pracovník – arachnologie, botanika, ochrana biotopů v agroekosystémech, subletální efekty pesticidů
 
RNDr. Jiří Skuhrovec, Ph.D.: samostatný vědecký pracovník – ekologie hmyzu včetně jejich nedospělých stadií, biologická i chemická ochrana proti škůdcům, interakce rostlina-fytofág 
 
Ing. Jan Lukáš, Ph.D.: samostatný vědecký pracovník – ekofyziologie hmyzu, statistická analýza, obrazová analýza 
 
Mgr. Stanislava Koprdová, Ph.D.: vědecký asistent – ekologie členovců, predace semen

Bc. Hana Foffová: asistent výzkumu – ekologie semen plevelů, obrazová analýza
 
Jana Kohoutová: samostatný laborant – biologické pokusy v laboratoři a v terénu

Kontakty na pracovníky týmu (odkaz na osobní stránku, telefon, mobil, e-mail) naleznete zde.
 
 
Nejvýznamnější aktuální výsledky týmu: 
 
Vliv herbicidu na bázi glyfosátu na demografické parametry mšic a jejich slunéčkovitých predátorů
Glyfosát je v současnosti na světě jedna z nejpoužívanějších látek s herbicidním účinkem. V rámci projektu GAČR byl sledován vliv tohoto herbicidu na demografické parametry a vývoj populace mšice kyjatky travní (Metopolophium dirhodum) a slunéčkovitého predátora slunéčka východního (Harmonia axyridis). Bylo zjištěno, že aplikace herbicidu negativně ovlivňuje jak herbicidem postiženou generaci, tak generace následující, což vede k poklesu růstu populace této obilní mšice. Rozdíl ve velikosti populace mšic mezi kontrolou a maximální použitou koncentrací 60 dní od aplikace herbicidu činil dva řády. Letální koncentrace herbicidu byla pro kyjatku travní stanovena na 174.9 mmol dm-3. Oproti tomu vývoj slunéčka východního nebyl nijak negativně ovlivněn v situacích, kdy byly larvy krmeny mšicemi kontaminovanými mšicemi. Aplikace glyfosátu tak má odlišný efekt na necílové organismy v různých úrovních potravního řetězce porostů polních plodin.

Obr. 1: Kyjatka travní (Metopolophium dirhodum) na listu pšenice (foto Jiří Skuhrovec)
Citace:
Saska, P., Skuhrovec, J., Lukáš, J., Chi, H., Tuan, S. & Honěk, A. 2016. Treatment by glyphosate-based herbicide alters life history parameters of the rose-grain aphid Metopolophium dirhodum. Scientific Reports, 6: 27801
Saska P., Skuhrovec J., Lukáš J., Vlach M., Chi H., Tuan S.-J., Honěk A., 2017: Treating prey with glyphosate does not alter the demographic parameters and predation of the Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae). Journal of Economic Entomology 110: 392–399

Význam alternativní potravy pro hromadný chov dravé ploštice hladěnky Orius strigicollis, přirozeného nepřítele skleníkových škůdců
Orius strigicollis je drobná ploštice z čeledi hladěnkovitých, která je stejně jako další druhy této čeledi využívána v biologické ochraně proti drobným savým škůdcům (např. třásněnky, svilušky) zejména ve sklenících. Za účelem zefektivnění hromadného chovu tohoto druhu pro inundativní způsob biologické ochrany byly zkonstruovány životní tabulky pro tento druh za podmínek chovu na svilušce chmelové, tj. přirozené potravy, a vajíčcích zavíječe čokoládového, tj. alternativní potravy. Většina významných demografických parametrů (přežívání, plodnost, rychlost růstu populace aj.) byla pro tento druh lepší na vajíčcích zavíječe, aniž by byla ovlivněna schopnost tohoto predátora ničit svilušku. Doporučuje se tedy zařadit vajíčka zavíječů jako náhradní potravy pro chov těchto ploštic, což by mohlo zefektivnit jejich namnožování.
 
Obr. 2: Hladěnka Orius strigicollis sající na vajíčku zavíječe (foto Wei-Han Lan)
Citace:
Tuan, S., Yang, C., Chung, Y., Lai, W., Ding, H., Saska, P. & Peng, S. 2016. Comparison of Demographic Parameters and Predation Rates of Orius strigicollis (Hemiptera: Anthocoridae) Fed on Eggs of Tetranychus urticae (Acari: Tetranychidae) and Cadra cautella (Lepidoptera: Pyralidae). Journal of Economic Entomology, 109: 1529-1538

Význam člověkem vytvořených biotopů v intenzivně využívané krajině jako zdroje populací opylovačů a nepřátel škůdců
Populace opylovačů (zejména blanokřídlého hmyzu a řady brouků) a přirozených nepřátel škodlivých činitelů (zejména pavouků, střevlíkovitých a slunéčkovitých brouků) žijící na našich polích jsou následkem agrotechnických opatření pravidelně decimovány (hluboká orba, aplikace prostředků chemické ochrany). Zachování ekosystémových služeb, které nám poskytují, je umožněno rekolonizací polí těmito organismy z okolních neobhospodařovaných biotopů. V zemědělské krajině jsou v souvislosti s těžbou nerostných surovin, průmyslovou výrobou, budováním komunikací či volnočasových areálů vytvářeny nové, tzv. postindustriální biotopy. Ty se stávají náhradním stanovištěm celé řady organismů významných svými ekosystémovými funkcemi, a do značné míry tak přebírají funkci mizejících přírodních biotopů. V našich studiích jsme se zaměřili na hodnocení biodiverzity vybraných skupin, např. opylovačů (blanokřídlý hmyz) a přirozených nepřátel škůdců (pavouci) těžeben písku a ploch s pravidelnými disturbancemi povrchu půdy. Na těchto biotopech jsme zaznamenali oproti biotopům okolní krajiny vyšší biodiverzitu sledovaných užitečných organismů, a to především ekologických skupin vázaných na pravidelně narušované biotopy. Studované biotopy jsou tedy patrně klíčovým zdrojem pro rekolonizaci našich polí těmito užitečnými organismy, a umožňují jim tak plnit jejich ekosystémové služby.

Obr. 3: Listovník Tibellus oblongus požírající housenku píďalky (foto Jan Erhart)
Citace:
Heneberg, P., Bogusch, P. & Řezáč, M. 2016. Off-road motorcycle circuits support long-term persistence of bees and wasps (Hymenoptera: Aculeata) of open landscape at newly formed refugia within otherwise afforested temperate landscape. Ecological Engineering, 93: 187-198.
Heneberg, P., Hesoun, P. & Skuhrovec, J. 2016. Succession of arthropods on xerothermophilous habitats formed by sand quarrying: Epigeic beetles (Coleoptera) and orthopteroids (Orthoptera, Dermaptera and Blattodea). Ecological Engineering, 95: 340-356

Prostorové a časové změny výskytu slunéčkovitých, jejich příčiny a následky pro zemědělství a životní prostředí
Slunéčkovití (Coccinellidae) patří mezi významné přirozené nepřátele zemědělských škůdců. Převážná většina z přibližně osmdesáti druhů vyskytujících se v České republice požírá mšice, červce, štítenky, molice, roztoče a další skupiny škodlivých členovců a tím významně přirozenou cestou snižuje jejich počty a škodlivost. Protože většina druhů slunéčkovitých je specializována při výběru stanoviště, potravy a doby výskytu během sezony, velmi záleží na tom, aby druhová rozmanitost a ekosystémové služby slunéčkovitých zůstaly zachovány. Z toho důvodu dlouhodobě sledujeme vlivy, které mohou nepříznivě ovlivnit výskyt jednotlivých druhů a postupy vhodné pro podporu oněch druhů, které jsou ohroženy. Základem tohoto výzkumu je databáze výskytu slunéčkovitých shromažďovaná od sedmdesátých letech minulého století. Výskyt slunéčkovitých ovlivňují především změny krajiny související se změnami hospodaření urbanizací - růstem měst a zástavby. Některé významné druhy slunéčkovitých jsou vázány na pěstování vybraných plodin a výskyt hojných plevelů a při změnách hospodaření se jejich početnost snižuje. Urbanizace nemá jednoznačně negativní vliv na výskyt slunéčkovitých a některé druhy se v městském prostředí vyskytují masově. Domácí druhy slunéčkovitých mohou dále být negativně ovlivněny invazí cizích druhů, v ČR zejména invazí slunéčka východního, které jednak „ujídá“ domácím druhům potravu, jednak požírá jejich vajíčka, larvy a kukly. Spolehlivě dokázat tyto negativní vlivy bylo v některých případech možno pouze s pomocí databáze dlouhodobých dat. Klimatické změny mohou ovlivnit výskyt slunéčkovitých hlavně nepřímo, například změnou načasování výskytu kořisti. V nejbližší době neočekáváme dalekosáhlý nepříznivý vliv klimatu na výskyt slunéčkovitých. Do potíží by se mohly dostat pouze druhy vázané na vysokohorské nebo subarktické prostředí, které by při dalším oteplování neměly kam ustoupit.
Citace:
Honěk, A., Martinková, Z., Dixon, A., Roy, H. & Pekár, S. 2016. Long-term changes in communities of native coccinellids: population fluctuations and the effect of competition from an invasive non-native species. Insect Conservation and Diversity, 9(3): 202-209.
Roy, H., Brown, P., Adriens, T., Berkvens, N., Borges, I., Clusella-Trullas, S., Comont, R., De Clercq, P., Eschen, R., Estoup, A., Evans, E., Facon, B., Gardiner, M., Gil, A., Grez, A., Guillemaud, T., Haelewaters, D., Herz, A., Honěk, A., Howe, A., Hui, C., Hutchison, W., Kenis, M., Koch, R., Kulfan, J., Handley, L., Lombaert, E., Loomans, A., Losey, J., Lukashuk, A., Maes, D., Magro, A., Murray, K., San Martin, G., Martinková, Z., Minnaar, I., Nedvěd, O., Orlova-Bienkowskaja, M., Osawa, N., Rabitsch, W., Ravn, H., Rondoni, G., Rorke, S., Ryndevich, S., Saethre, M., Sloggett, J., Soares, A., Stals, R., Tinsley, M., Vandereycken, A., van Wielink, P., Viglášová, S., Zach, P., Zakharov, I., Zaviezo, T. & Zhao, Z. 2016. The harlequin ladybird, Harmonia axyridis: global perspectives on invasion history and ecology. Biological Invasions, 18(4): 997-1044.
 

Řešené projekty:

  • MZE RO0417: Udržitelné systémy a technologie pěstování zemědělských plodin pro zlepšení a zkvalitnění produkce potravin, krmiv a surovin v podmínkách měnícího se klimatu
    Věcná etapa 23: Význam biodiverzity bezobratlých a rostlin v agroekosystémech
  • LD14084 Důsledky naturalizace invazivního slunéčka Harmonia axyridis v České republice (A. Honěk; MŠMT COST)
  • 17-00043S Vlastnosti semen - fyzická a chemická obrana před bezobratlými predátory semen (P. Saska; GAČR)
  • 17-06763S Faktory limitující geografické rozšíření domácích a invazních druhů u slunéčkovitých (A. Honěk; GAČR)
  • 17-10976S Mají neonikotinoidy subletální efekty na pavouky, snižující jejich schopnost regulovat zemědělské škůdce? (M. Řezáč; GAČR)
  • FV10213 Platforma pro identifikaci a interpretaci stresových faktorů v rostlinné produkci (J. Lukáš; MPO TRIO)
  • BioAWARE Could Biodiversity Assure Weed regulAtion for Resilient Ecosystem service provision? (P. Saska; ERA-NET cIPM)
     

Detailní přehled všech publikací členů týmu naleznete zde.

______________________________________________
Webová stránka týmu byla a
ktualizována k 31.05.2017

Message
zavřít