Longyearbyen

ŠPICBERKY

Pyramiden

Field camp „Nostoc”

na antarktický ledovec, nejsou vitální. Takovýto průzkum je i technicky poměrně náročný. Bu-něk je v ledu velmi málo, ale objem ledu je ve-

kterou jsme využívali v minulých sedmi letech. Také máme postavenou patnáctimetrovou loď (motorový škuner, který je přizpůsoben plavbě v podmínkách arktických moří) na přepravová-ní materiálu, zásob i lidí mezi oběma místy (Lon-gyearbyenem a Petunií). Doprava je zde totiž možná jen po moři. Máme také zodiaky a sněž-né skútry. Vydali jsme se cestou vlastního servisu naší infrastruktury, neboť pokud ji nemáte, vše se velmi prodražuje. Do našich činností zařazu-jeme kurzy polární ekologie, takže zde již může-me ubytovat více studentů. V rámci kurzu nám kolegové z Masarykovy a Karlovy univerzity po-máhají ve školení v tzv. oborech neživé přírody, v klimatologii, glaciologii, geologii, hydrologii. Vzdělávání v biologických oborech zajišťují vět-šinou pracovníci našeho budějovického Centra polární ekologie a Botanického ústavu AV ČR. V letošním roce jsme poprvé uspořádali kurz arktické zimní ekologie. Letní studentské kurzy běží pravidelně každé léto již od roku 2011.

Studujete, mimo jiné, jak se organismy dostáva-jí na velké vzdálenosti v Antarktidě i v Arktidě. Může tedy dojít k přenosu sinic a řas vzduchem na velké vzdálenosti?Analyzovali jsme asi 300 až 350 vzorků ledu a ae-rosolu z vrcholu Alp, And a z kontinentální An-tarktidy, abychom zjistili, zda je možný přenos si-nic a řas vzdušnými proudy na velké vzdálenosti. Byl to náročný výzkum, vzorky jsme kultivovali a mikroskopovali, ale nakonec jsme zjistili, že ve vzorcích životaschopné řasy či sinice nejsou. Pravděpodobně jsou usmrceny UV zářením a dalšími extrémními podmínkami ve vyšších

vrstvách atmosféry. V těchto vzorcích ledu jsme ale objevili spoustu různých hub a bakterií.Buňky sinic a řas, které dopadnou například

Základna Longyearbyen „Payerův dům“, Svalbard se dvěma laboratořemi a ubytovací kapacitou, komunikačním a dílenským zázemím pro obsluhu veškerých terénních prací v oblasti Svalbardu. (archiv Centra polární ekologie)

Terénní stanice „Nostoc“, Petuniabukta, Svalbard je terénní základnou, umožňující ubytování, zpra-cování vzorků a technické zázemí pro terénní práce. (archiv Centra polární ekologie)

ŽIVOT V EXTRÉMU ANEB O POLÁRNÍ BOTANICE S DOC. JOSEFEM ELSTEREM

Doc. Ing. Josef Elster, CSc., algolog a vedou-cí Centra polární ekologie Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Bu-dějovicích, je polárník na slovo vzatý, bádá v Arktidě i Antarktidě a je těžké ho zastih-nout v České kotlině. Přinášíme vám rozho-vor o dlouhé cestě k české arktické stanici na Špicberkách a o tom, jak se lidem, řasám a sinicím žije v blízkosti pólů naší Země.

Téměř celou profesní kariéru se věnujete výzku-mu polárních oblastí. Jak jste se dostal ke zkou-mání takovýchto pro Středoevropana exotických krajů?Po ukončení doktorátu jsem byl tři roky na post- doktorandském pobytu v Kanadě, v kanadské Arktidě. Tam jsem se seznámil s japonskými kolegy a dostal jsem pozvání do Japonského polárního ústavu. Zde jsem strávil šest měsíců v Tokiu, kde jsem se potkal s kolegou glaciolo-gem z Grenoblu, se kterým jsme dále asi pět let spolupracovali.

Česká republika má nyní na Svalbardu (Špicber-kách) výzkumnou stanici. Proč právě Svalbard?Japonští kolegové mají na Svalbardu stanici a dě-lají zde přes 30 let výzkum. Současně pracovali v kanadské Arktidě, kde mě přizvali do svého projektu. Nabídli mi, že mohu jezdit se studenty přímo na Svalbard. Tak začala naše svalbardská cesta.

Česká republika, konkrétně Masarykova univerzi-ta v Brně, spravuje vědeckou stanici v Antarktidě. Podílel jste se na začátcích pravidelného bádání v Antarktidě?Ano, mezitím jsme začali spolu s brněnskými ko-legy jezdit také do Antarktidy. Antarktida je pro algologa úžasná země, jsou zde úplně jiné vazby mezi organismy, než si dovedeme představit. To

mě fascinovalo. Přicházely další a další otázky, které jsme chtěli řešit. Čtyřikrát jsem byl v ma-ritimní Antarktidě, to je okrajová Antarktida, kde je během letního období voda v tekutém stavu. Je to oblast Antarktického poloostrova, v jehož východní části leží česká stanice, kterou založili brněnští kolegové. V této části Antark-tidy je o trochu chladněji než v západní. Aby-chom mohli založit českou stanici, musela náš návrh nejprve přijmout komise Antarctic Treaty (Smlouva o Antarktidě). Ta každým rokem po-řádá konferenci, na které se výzkumné projekty schvalují. Profesor Prošek, vedoucí českého an-tarktického projektu, si představoval, že naše stanice bude na Jižních Shetlandách, na ostrově Krále Jiřího. Na konferenci v Petrohradě však celá řada států protestovala proti navrženému místu, neboť na tomto území působí již několik stanic. Náš návrh byl zamítnut. Britové se však nabídli, že nám pomohou hledat vhodné mís-to pro naši stanici. Směli jsme využít jejich loď, byli jsme součástí jejich expedice. Během dvou měsíců jsme projezdili velkou část Antarktidy kolem Antarktického poloostrova. Nakonec se nám povedlo za pomoci kapitána britské lodi navrhnout místo pro stanici na ostrově Jamese Rosse. Další rok na konferenci v Madridu jsme již žádali o povolení pro stanici v nové lokalitě. A bylo nám vyhověno. Následující rok jsem jel jako biolog s geology udělat popis naší lokality, neboť bylo nutné minimalizovat vliv stanice na okolní přírodu. Popisoval jsem, co kde roste v nejbližším okolí stanice v okruhu do 10 kilo-metrů. Nejsou zde cévnaté rostliny, takže šlo o mechy, lišejníky, řasy a sinice. Až po detailním popisu jsme dostali deinitivní povolení ke stav-bě stanice.Ostrov Jamese Rosse je v porovnání se západní částí Antarktického poloostrova hůře přístupný a je zde extrémnější prostředí, proto byl velmi

málo využíván k výzkumu. Z tohoto důvodu jsou výsledky, které se právě začínají z práce českých antarktických badatelů rodit, velmi ob-jevné.

Pokračovali jste s vaším výzkumem i na Svalbar-du?Založení České vědecké stanice v Antarktidě nás inspirovalo ve snahách založit Českou vědec-kou stanici také v Arktidě. První velký projekt na výzkum Svalbardu jsme dostali v rámci Mezi-národního polárního roku 2007–2008. Začátky byly skromné. Koupili jsme zodiak a přivezli jsme dva železné kontejnery. V jednom jsme instalo-vali vybavení k ubytování 6 lidí, druhý kontejner jsme využili jako sklad. Současně jsme si půj-čovali chatu od Rusů od roku 2008 až do roku 2015. V období 2010 až 2015 také Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy podpořilo pro-jekt založení České vědecké stanice v Arktidě. V hlavním středisku Svalbardu, Longyearbyenu, Jihočeská univerzita koupila dům (dům Julia Payera). Byl přestavěn na vědeckou stanici s la-boratořemi, takže je možno vzorky zpracovávat přímo zde, a to po celý rok. Bylo však potře-ba vybudovat i terénní základnu, kterou nám Norové povolili postavit v zátoce Petunie až v roce 2015. Tato terénní stanice Nostoc se na-chází jen několik stovek metrů od ruské chaty,

Předpolí ledovce Nordenskiöld. Ledovec se telí do moře a s jeho ústupem se objevují skalnaté výběžky, oblíky. Jsou to nově odledněná území, a proto jsou předmětem našeho zájmu. (archiv Centra polární ekologie)

S provozem České arktické vědecké infrastruk-tury “Stanice Josefa Svobody” na Svalbardu se postupně zapojujeme do celosvětových projektů výzkumu Arktidy. V souvislosti s naším členstvím v International Arctic Science Com-mittee se bude konat v Praze velká mezinárodní konference “Arctic Science Summit Week”, na které se každoročně diskutují nejpalčivější problémy arktické oblasti.

ASSWPRAGUE 2017

www.assw2017.eu

CHANGES IN THE ARCTIC

GLOBAL IMPLICATION

OF ARCTIC CHANGES

IMPACT OF GLOBAL CHANGES

ON THE ARCTIC

Conference themes:

THE ARCTIC SCIENCE SUMMIT

WEEK 201731 MARCH - 7 APRIL 2017 PRAGUE, CZECH REPUBLIC

A Dynamic Arctic in Global

Change“

”

Photos of P

ragu

e ©

CzechTou

rism.com

Josef Svoboda StationUniversity of South Bohemiain České Budějovice

5 ČASOPIS BOTANIKA - ročník 4, 2016/14 Téma: Život v extrému

Rozhovor připravila dr. L. Záveská Drábková.

Zdali vytvářejí nějaké specializované buňky, mají nějaký typ dormance, či se jen uspí na zimu a zase se probudí, tj. zdali jsou vytrvalé. Díky rychlému životnímu cyklu se za sezónu mnoho-krát zreprodukují a mohou se dobře přizpůso-bovat měnícím se podmínkám.

Jsou na Svalbardu nějaké hodně fylogeneticky starobylé druhy řas či sinic?Na Svalbardu jsou velice hojné vláknité oscilla-toriální sinice z rodu Phormidium, které zde tvo-ří velkou biomasu. Podobné populace jsou také v Antarktidě. Daria Tashyreva, naše doktorand-ka, objasnila, jaké mají vlastnosti a jak přežívají zimu. Mají skrytou dormanci, morfologicky se vůbec nezmění, pouze zpomalí metabolismus. Až 60–70 % buněk populace přežije zimu. Bě-hem arktického léta si naakumulují zásobní látky, které pomalu využívají během zimy. Když přijde na jaře obleva a dostanou se do vody, pro-budí se a začnou plně růst. Pokud se zima vrátí a prostředí, ve kterém žijí, opět zamrzne, tak ne-mají dostatečné zásoby energie a zahynou. To je pravděpodobně způsob, jak tyto sinice přežívají zimní období. Jestli je tomu podobně i v našich zeměpisných šířkách, zatím nevíme. Proces pří-pravy na přežití zimního období je ovlivňován celou řadou abiotických parametrů. Například populace, které mají na podzim v prostředí málo dusíku (dusíkatá starvace), jsou nuceny produkovat zásobní látky a díky tomu přežijí zimu ve větší míře než buňky, které žily v pro-středí s dostatkem dusíku.

Jsou nějaké zásadní rozdíly mezi našimi biotopy, které známe například z České republiky, a ark-tickými?V třeboňských rybnících je v planktonu kolem 200 druhů, v arktických oblastech je spektrum druhů velice omezené. Nicméně v třeboňské sbírce máme již více než 350 kmenů sinic a řas z různých polárních biotopů a různých polár-

ních oblastí. Je to naše pokladnice. Polární sbírka kmenů je připravena sloužit k zodpovězení otá-zek, kterým se dlouhodobě věnujeme. Například vůbec není známo, jaké jsou konkurenční vztahy mezi tamními druhy sinic a řas. Rostliny s men-šími konkurenčními schopnostmi se stěhují do Arktidy, žijí v extrémních podmínkách, kde nejsou vystaveny konkurenci. Jak to je se sinice-mi a řasami? Bezobratlých je zde také mnohem méně, takže „žrací“ tlak je rovněž velmi omezen. Tyto věci jsou velmi důležité pro pochopení zá-kladních principů fungování arktického ekosys-tému. Jeho případné změny v čase by nám pak mohly napovědět, jak biologické systémy reagují na současný posun klimatu, který se v Arktidě, jak víme, projevuje velice výrazně.

Zřízení České arktické vědecké infrastruktu-ry „Stanice Josefa Svobody“ Přírodovědec-ké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích na Svalbardu bylo ukončeno v loňském roce. V navazujícím projektu je vy-tvářen logistický systém provozu infrastruk-tury, aby stanice mohla sloužit české vědě a vysokoškolskému vzdělávání. Dalším cílem je začlenění infrastruktury a jejího dlouho-dobého ekologického programu do mezi-národního systému výzkumu Arktidy. Je to velmi důležitý prvek české vědy a významně přispívá k pochopení změn, které v současné době probíhají v Arktidě a které mají dopad i na střední Evropu.

Zimní kurzy polární ekologie jsou zaměřeny především na studium sněhu a ledu a současně na výzkum hlavních strategií přežívání zimního období u vybraných organismů. Studenti a vědci se dopravují na lokality za pomoci sněžných skútrů. (archiv Centra polární ekologie)

Autor:

doc. Ing. Josef Elster, CSc. (Centrum pro algologii a Botanický ústav AV ČR Třeboň;

josef.elster@ibot.cas.cz)

liký. Velká je i možnost kontaminace, proto bylo potřeba vyvinout speciální postupy, které za-bezpečí, aby nedocházelo ke kontaminaci a sou-časně abychom zkoncentrovali velký objem ledu. Tenkrát ještě nebylo tak rozšířené použití molekulárních metod umožňujících sekvenovat části genomu. Postupovali jsme od mikroskopic-kých metod až k sekvenování. Zjistili jsme geny sinic a řas, ale nenašli jsme vitální formy. V ledu mohou přežívat sinice a řasy, ale přenášejí se jen na desítky metrů či kilometrů. Celkově jsou to mnohdy tuny suchého materiálu přenášeného z blízkého deglaciovaného území na ledovec. Po-kud hovoříme o delších vzdálenostech přenosu, podmínky jsou jiné, buňky zmrznou, vyschnou a ještě na ně působí UV záření a další stresové faktory. Ve vyšších vrstvách atmosféry je UV zá-ření dosti silné. Tyto extrémní podmínky buňky fotosyntetizujících organismů nepřežijí. Naopak některým mikroskopickým houbám, které jsme

již zmínili, UV záření nevadí, dostanou se tedy do Antarktidy pravděpodobně snadněji a mo-hou přežívat i ve sněhu.

Je nějaký rozdíl mezi druhy řas a sinic v Arktidě a Antarktidě?V Antarktidě je obecně organismů velmi málo. Z hlediska diverzity je to území velmi izolované a druhů je zde poskrovnu. Jsou zde například jen dvě cévnaté rostliny na západním pobřeží, po-dobné je to s řasami.

Jak se liší společenstva řas a sinic v podmínkách na Svalbardu a na ledovcích v horách Evropy?Máme dvě hlavní otázky, které se snažíme dlou-hodobě studovat. První z nich je, jak se do Ark-tidy či Antarktidy dané organismy dostaly a zda zde žijí dlouhodobě. Jedná se převážně o ende-mické druhy, které zde mohly přežít poslední glaciální období. Pokud bychom se podívali

na rozšíření ledového příkrovu v posledním glaciálním maximu, zjistili bychom, že arktický ledovec sahal na východě do poloviny Sibiře, na severu pokrýval souostroví Svalbard, ostrovy Františka Josefa a Novou Zemi, ve střední Evro-pě zasahoval až do oblasti Berlína, na západě pokrýval část Velké Británie. Organismy tak byly vytlačeny na jih. Naproti tomu v centrální Asii bylo rozsáhlé území bez ledovců, kde celá řada organismů mohla přežít. Po ústupu ledovce se organismy začaly rychle šířit zpátky na sever. Tento proces je dobře popsán například u cév-natých rostlin, ale jak to probíhalo u sinic a řas, je mnohem méně známo. K přenosu spor sinic a řas může docházet pomocí tažných ptáků, ale o tom se ví velmi málo. Snažíme se přispět k po-znání, jak se organismy šíří na velké vzdálenos-ti. Nyní se zdá, že celá řada prokaryotních sinic mohla přežít glaciální období, např. na povr-ších ledovců nebo na nunatacích vystupujících nad ledovce, protože jsou dobře adaptovány na různé stresy. Naproti tomu eukaryotní řasy pravděpodobně nepřežily glaciální období, ale mohou se rychle adaptovat na nové podmínky a může docházet k jejich současnému rychlému šíření do Arktidy. Současně se snažíme zjišťovat vlastnosti organismů, které jim umožňují život v extrémních klimatických podmínkách vysoké Arktidy, a porovnáváme je s vlastnostmi sinic a řas, které žijí například v našich zeměpisných šířkách. U cévnatých rostlin a mechorostů víme, že jsou to převážně pomalu rostoucí vytrvalé rostliny, využívající krátkou vegetační sezónu. U sinic a řas ovšem stále nevíme, jak přežívají zimu. V posledních pěti letech studujeme jednotlivé populace těchto mikroorganismů, zjišťujeme je-jich vlastnosti a v jakých stadiích přežívají zimu.

Clione je 14,9 m dlouhá a 4,0 m široká ocelová loď (motorový škuner), která byla vyrobena pro zajištění logistiky České vědecké infrastruktury na Svalbardu. Motorová loď může operovat také pomocí plachet, plocha plachet je 115 m2. Maximální ponor lodě je 1,9 m, příjezdový a maximální výtlak je 23–26 t. Loď může přepravovat 10 osob včetně posádky. Je vybavena základními pomůckami pro biologický výzkum příbřežní oblasti Svalbardu. (archiv Centra polární ekologie)

Mělký potůček s mechorosty. Na dně se vytváře-jí hnědé slizové povlaky tvořené vláknitými sinicemi z rodu Phormidium.

Detailní záběr vláknité oscillatoriální sinice z rodu Phormidium

7 ČASOPIS BOTANIKA - ročník 4, 2016/16