Výzkumný tým 23: Funkce biodiverzity bezobratlých a rostlin v agrosystémech

Vedoucí týmu: doc. RNDr. Pavel Saska, Ph.D.
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
Bc. Hana Foffová: asistent výzkumu – ekologie semen plevelů, obrazová analýza

Mgr. Hana Platková: asistent výzkumu – ekologie mšic

Ing. Kateřina Křížová: samostatný vědecko-technický pracovník – analýzy obrazu termo- a hyperspektrálních dat, GIS

Jana Kohoutová: samostatný laborant – biologické pokusy v laboratoři a v terénu

Helena Uhlířová: samostatný laborant – biologické pokusy v laboratoři a v terénu

Bc. Anna Moravcová: 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

Pozitivní efekt střídání živné rostliny hmyzím vektorem bakterie Xyllela fastidiosa předpovídá úspěšné šíření této karanténní bakterie
Kolla paulula (Walker), křísek sající na xylemu, je vektorem karanténní baktérie Xyllela fastidiosa. Na Tchaj-wanu se vyskytuje zejména na plevelech v sadech. Předběžné výsledky ukazovaly, že se tento druh vyvíjel špatně, pokud byl chován pouze na Bidens pilosa L. var. radiata (PB) či Wedelia triloba (L.) (TW), byl K. paulula chován na smíšené dietě z obou druhů rostlin za účelem zjistit význam živných rostlin na úrovni populace. Během života jedinci strávili 95,6% času na hlavní živné rostlině (PB) a pouze 4,4% na minoritní živné rostlině (TW). Vnitřní rychlost růstu (r), konečná rychlost růstu (k), reprodukční rychlost (R0) a generační doba (T) byla pro K. paulula 0,0487, 1,0500 d-1, 35,86 potomků a 73,4 d. Protože více než 95% jedinců bylo pozorováno sát na obou rostlinách, lze očekávat velký význam minoritního hostitele pro zachování fitness K. paulula bez ohledu na krátkou dobu sání na minoritním hostiteli. Proto byl spočítán přínos minoritního hostitele pro populační parametry. Data ukazují, že efekt střídání živné rostliny je přínosné pro růst populace K. paulula a tedy i pro úspěšné šíření karanténní bakterie X. fastidiosa.
Citace:
Tuan, S., Chang, P., Saska, P., Atlihan, R. & Chi, H. 2017. Host plants mixture and fitness of Kolla paulula: with an evaluation of the application of Weibull function. Journal of Applied Entomology, 141(5): 329-338.

Časoprostorová variability v abundanci a diverzitě společenstev slunéčkovitých brouků (Coleoptera: Coccinellidae)
Vzhledem ke své užitečnosti predátorů fytofágních škůdců jsou slunéčka (Coleoptera: Coccinellidae) intenzivně studována. Studium dlouhodobé variability ve složení společenstev slunéčkovitých brouků bylo stimulováno zejména nedávnými nápadnými změnami v abundanci některých druhů. Změny v zemědělském hospodaření a managementu biotopů ovlivňuje jejich abundanci jak negativně, tak pozitivně. V mírném pásu se dominantní druhy objevují nejčastěji s populacemi škůdců na zemědělských plodinách, plevelech a dřevinách. Invazní druhy slunéčkovitých mohou ohrozit původní druhy skrze predaci a kompetici o zdroje, ale jejich vliv se může významně lišit mezi druhy. Klimatické změny mohou ovlivnit slunéčka různými způsoby včetně nepřímých efektů, jako např. skrz nižší patra potravní sítě nebo desynchronizací fenologií hostitelské rostliny, kořisti a populací slunéček. V blízké budoucnosti neočekáváme dramatické globální změny ve společenstvech slunéčkovitých brouků díky oteplování, nicméně lokálně se mohou takové změny vyskytnout.
Citace:
Honěk, A., Dixon, A., Soares, A., Skuhrovec, J. & Martinková, Z. 2017. Spatial and temporal changes in the abundance and composition of ladybird (Coleoptera: Coccinellidae) communities. Current Opinion in Insect Science, 20: 61-67.
Soares, A., Honěk, A., Martinková, Z., Skuhrovec, J., Cardoso, P. & Borges, I. 2017. Harmonia axyridis failed to establish in the Azores: the role of species richness, intraguild interactions and resource availability. BioControl, 62(3): 423-434.
Viglášová, S., Nedvěd, O., Zach, P., Kulfan, J., Parák, M., Honěk, A., Martinková, Z. & Roy, H. 2017. Species assemblages of ladybirds including the harlequin ladybird Harmonia axyridis: a comparison at large spatial scale in urban habitats. BioControl, 62(3): 409-421.

Nedospělá stadia rodu Larinus, přírodních nepřátel bodláků
Dospělá larva a kukla druhu Larinus vulpes (Olivier, 1807) (Curculionidae: Lixinae: Lixini) byly poprvé popsány a srovnány se známými larvami dalších druhů tohoto rodu. Bělotrny Echinops ruthenicus a E. sphaerocephalus byly zjištěny jako hostitelské rostliny pro dospělce i larvy. Přezimující brouci se objevují na konci května a po úživném žíru se páří na hostitelských rostlinách. Největší aktivita dospělců byla pozorována na konci června. Larvy se vyvíjejí endofágně uvnitř úborů a kuklí se v červenci-srpnu. Dospělci se líhnou ke konci srpna. L. vulpes tak díky své vazbě na hostitelskou rostlinu může sloužit jako přirozený nepřítel bělotrnů rodu Echinops, jež se nyní v Evropě šíří jako těžko hubitelný plevel v travních porostech, pastvinách a polopřírodních biotopech zemědělské krajiny.
Citace:
Skuhrovec, J., Volovnik, S. & Gosik, R. 2017. Description of the immature stages of Larinus vulpes and notes on its biology (Coleoptera, Curculionidae, Lixinae). ZooKeys, 679: 107-137.

 

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
  • 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)
  • 18- 3174J Odpověď herbivora a rostliny na stres suchem – kombinace analýzy proteomu pšenice a demografie mšic (P. Saska; 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 27.04.2018