Grant Zamawiany Ministerstwa Nauki i Informatyzacji
Nr PBZ-KBN-108/P04/2004
STRUKTURA, EWOLUCJA I DYNAMIKA LITOSFERY, KRIOSFERY I BIOSFERY W ARKTYCE ORAZ W ANTARKTYCE

1.

Cele projektu
Cel 1. Litosfera Arktyki i Antarktyki, jej struktura i ewolucja w systemie geodynamicznym Ziemi (koordynator pfor. dr hab. Aleksander Guterch)
Cel 2: Reakcje abiotycznego środowiska polarnego na globalne zmiany klimatu (koordynator dr Piotr Głowacki)
Cel 3: Ewolucja, struktura i dynamika różnorodności biologicznej w obszarach polarnych Ziemi - analiza porównawcza (koordynator: Prof. dr hab. Jan Marcin Węsławski)

2.

Centralna hipoteza dla zespołu BIOSFERA (cel 3 projektu)
Zmiany klimatu odbijają się w naturalny sposób na różnorodności biologicznej (od poziomu genetycznego do poziomu habitatów). Podstawowym mechanizmem łączącym zmianę klimatu ze zmianą różnorodności biologicznej jest związek temperatury otoczenia z tempem metabolizmu jednostki i strategią rozrodczą.

3.

Założenia wstępne

Projekt jest zamawiany, jedynym partnerem dla MNiI jest IGF PAN

1) projekt jest bipolarny, symetryczny; identyczne pomiary i badania będą przeprowadzone w obu obszarach polarnych.

2) projekt musi zostać zrealizowany w czasie jednego sezonu badań terenowych (30 dni) i jego główne wyniki muszą być gotowe do publikacji w renomowanych czasopismach w 12 miesięcy po zakończeniu prac terenowych

3) posługujemy się platformami badawczymi Nauki Polskiej ufundowanymi jako Specjalne Urządzenia Badawcze (SPB): Stacją w Hornsundzie, Stacją Arctowskiego nad Zatoką Admiralicjii, r/v Oceania, s/s Horyzont

4) z uwagi na krótki czas realizacji projektu badania terenowe na stacjach polarnych planowane są po 30 dni w szczycie letniego sezonu, a na statkach po 14 dni w każdym z obu fjordów

5) projekt biologiczny jest skoncentrowany wokół centralnej hipotezy naukowej, a poszczególne zespoły badawcze realizują zadania, które weryfikują tę hipotezę.
6) projekt jest otwarty, zespół realizujący badania może zostać powiększony o specjalistów, którzy nie mogli w terminie składać swych CV do projektu

Słowa kluczowe projektu: bioróżnorodność, zmiana klimatu

4.

Cel 3 będzie realizowany w dwu zasadniczych zadaniach:

Zadanie 1 przewiduje się badania, które wykażą podobieństwo bądź odmienność stanu różnorodności biologicznej w obu obszarach polarnych. (STRUKTURA, 4 zadania)

Zadanie 2 koncentruje się na wykazaniu związków funkcjonalnych pomiędzy efektem końcowym jakim jest obserwowany poziom bioróżnorodności, a czynnikami fizycznymi i biologicznymi, które kontrolują bioróżnorodność w obszarach polarnych. (FUNKCJA, 3 zadania)

5.

STRUKTURA

1a - Różnorodność na poziomie siedlisk w przekrojach płytszego i środkowego sublitoralu od strefy pływowej do 300m głębokości w obu badanych fjordach
Hipoteza do zweryfikowania: W antarktycznym fjordzie, wyższa jest różnorodność siedlisk fauny dennej, poprzez częste występowanie kamieni i dużych głazów wytapianych z gór lodowych, które tworzą "wyspy faunistyczne" na miękkim mulistym dnie głębokiego sublitoralu. W Arktyce, zjawisko to nie ma znaczenia ponieważ wielkość kamieni wytapianych z lodowców jest znacznie mniejsza.

1b - Różnorodność na poziomie gatunkowym w zespołach fauny dna miękkiego obu fjordów polarnych, w siedliskach usytuowanych wewnątrz i zewnątrz obu basenów
Hipoteza do zweryfikowania: W obu polarnych fiordach, basen wewnętrzny jest uboższy w gatunki i grupy funkcjonalne od basenu zewnętrznego, i zdominowany przez większe osobniki. Średnie zagęszczenie populacji w basenie wewnętrznym jest większe niż na zewnątrz fiordu. Spowodowane jest to presją selekcyjną bardziej polarnych warunków w basenach wewnętrznych, która faworyzuje strategię rozrodczą typu K.

1c - Różnorodność na poziomie gatunkowym flory, mikrofauny i mikroorganizmów na glebach ornitogennych w obu obszarach polarnych.
Hipoteza Gleby w koloniach ptaków antarktycznych podtrzymują mniejszą różnorodność flory, meio i mikroorganizmów, niż gleby w koloniach ptaków arktycznych, co wynika z izolacji antarktycznego obszaru.

1d - Różnorodność populacji na poziomie genetycznym dla wybranych par gatunków arktycznych i antarktycznych ze środowisk lądowych, słodkowodnych i morskich Hipoteza Populacje porównywalnych pod względem strategii życiowych gatunków antarktycznych wykazują się mniejszą różnorodnością genetyczną, ze względu na większą stabilność środowiska i brak kontaktu z obszarami pozaantarktycznymi. Ich arktyczne odpowiedniki z pokrewnych taksonów, cechuje wyższe zróżnicowanie genetyczne wewnątrz populacji.

6.

FUNKCJA

2a - Wpływ biogenów dostarczanych do gleby, na tempo metabolizmu mikrofauny i mikroorganizmów w koloniach ptaków żerujących na różnorodnej i monofagicznej diecie.
Hipoteza: kolonijne ptaki morskie w obu obszarach polarnych działają jako gatunki zwornikowe w ekosystemie, zmieniając środowisko lądowe poprzez dostarczanie biogenów do gleby. Zróżnicowanie zarówno mikroorganizmów jak i ich szlaków metabolicznych jest wyższe w koloniach ptaków rybożernych (bazujących na różnorodnym pokarmie) niż w koloniach ptaków skorupiakożernych (monofagicznych).

2b - wydajność produkcji pierwotnej mikroplanktonu fjordów oraz jej konsumpcji w toni wodnej i na dnie, w poszczególnych grupach wielkościowych.
Hipoteza: wewnętrzne (zimniejsze) baseny fjordów polarnych zdominowane są przez duże gatunki fitoplanktonu (głównie okrzemki), podczas gdy w basenach zewnętrznych dominują małe gatunki z różnorodnych taksonów. Produkcja pierwotna nanno i pikoplanktonu jest wyższa niż fitoplanktonu sieciowego, ale sedymentacja małych form jest znacznie wolniejsza niż dużych.

2c - pomiary bilansu energetycznego zgrupowań bentosu i planktonu, w kontrastujących siedliskach wewnętrznych i zewnętrznych basenów fjordów.
Hipoteza: małe gatunki bezkręgowców, mają wyższy metabolizm niż duże, i rozpraszają więcej energii w formie ciepła. Zbiorowiska basenów wewnętrznych zdominowane przez nieliczne duże gatunki (bardziej "polarne") przetwarzają mniej energii ale bardziej efektywnie niż ich odpowiedniki w bogatych gatunkowo basenach zewnętrznych.