Laboratoř ekologie a evoluce sociálního hmyzu
Ekologie a evoluce sociálního hmyzu, se zaměřením zejména na tropické ekosystémy a roli mravenců a termitů.
Zabýváme se ekologií, fylogeografií, evolucí a diverzitou mravenců, a termitů, zejména v tropických ekosystémech. Cílem je osvětlit faktory a mechanismy, které ovlivňují druhovou rozmanitost a kompozici jejich společenstev podél ekologických gradientů (vliv sukcese a stratifikace lesa, elevace, biogeografie). Dále studujeme vliv mravenců na rostliny a ostatní hmyz (herbivory, termity), a jejich vzájemné vztahy (mutualismus, predace). Náše přístupy zahrnují jak klasický výzkum biodiverzity a ekologie společenstev, tak pokročilejší statistické a molekulární metody.
Více informací na: http://antscience.com/
Video reportáže z naší laboratoře: Video Facebook - Zprávy Jihočeská televize (21.4.2024 5:52-9:21)
Řešené výzkumné projekty
Udržuje vliv sociálního hmyzu na vlastnosti půdy diverzitu tropických rostlin navzdory změnám antropogenních stanovišť?
S využitím terénního výzkumu, experimentálních manipulací a individuálního modelování
kvantifikujeme přínos sociálního hmyzu v půdě pro zachování diverzity stromů tropického
deštného lesa, a to skrze jejich dopad na vlastnosti půdy v průběhu antropogenních změn
prostředí.
Financováno 2024-2026 (GAČR), PI: Tom Fayle
Ekologie společenstev stromových mravenců v korunách tropického pralesa
K nejméně známým životním prostředím na světě stále patří koruny pralesních stromů. Důvodem je nesnadná dostupnost a metodologické problémy jak studovat tamní druhově bohatá společenstva živočichů. Ačkoliv je známo, že největší složkou biomasy bezobratlých živočichů v korunách pralesa jsou mravenci, většina našich znalostí stále pochází z nepřímých metod sběru mravenců jako je fumigace korun stromů. Náš výzkum se zaměřuje na sběr dat v terénu několika metodami a) studium společenstev přímo v korunách "single rope access" b) sběr mravenců na pokácených stromech c) využití speciálních stromových otrávených pastí na mravence, kterými lze manipulovat početnost mravenců na stromech, d) využití manipulací umělých větvičkových hnízd. Cílem je získat podrobnější znalosti o početnosti a diversitě stromových mravenců v tropických lesích, a také faktorech prostředí a biotických interakcí, které je ovlivňují (role mezidruhové kompetice, dominance, klimatu a typu lesa). Rovněž studujeme vliv mravenců na stromy a ostatní členovce (housenky, jiné mravence, červce, termity).
Financování:
2021-2023 Does competition really structure ant communities in tropical forest canopies? Czech Science Foundation (PI: P.Klimes)
2015-2021: European Research Council (GA669609, PI: V. Novotný).
2012-2014: Mechanisms structuring ant communities in the canopy of a tropical rainforest. Czech Science Foundation (PI: P.Klimes)
Klíčové studie:
Klimeš P., Janda M., Ibalim S., Kua J. and Novotný V. (2011) Ecological Entomology 36: 94–103
Klimeš P., Idigel C., Rimandai M., Fayle T.M., Janda M., Weiblen G.D. and Novotny V. (2012) Journal of Animal Ecology 81: 1103-1112.
Plowman N.S., Mottl, O., Novotny, V., Philip F.J., Idigel, C., Rimandai M., Klimes, P. (2020). Nest microhabitats and tree size mediate shifts in ant community structure across elevation in tropical rainforest canopies. Ecography 43: 431–442.
Mottl O., Yombai, Fayle T.M., Novotny V., Klimes P. (2020) Experiments with artificial nests provide evidence for ant community stratification and nest site limitation in a tropical forest. Biotropica 52: 277-287.
Řídí entomopathogenní houby gradienty diverzity členovců přes negativní závislost na hustotě hostitelů?
Cílem projektu je kvantifikovat význam entomopatogenních hub pro vznik a udržení diverzity
členovců ve vztahu k nadmořské výšce, antropogenní změně stanoviště a změně klimatu, to
vše za pomoci terénních pozorování i manipulativních experimentů.
Finacování: 2021-2023, Czech Science Foundation (PI: T. Fayle)
Ekologie sítí v době velkých dat: pochopení změn specifity druhových interakcí podél environmentálního gradientu
Cílem projektu je shromáždit stávající data o interakčních sítích a prozkoumáme změny v
jejich specifitě podél environmentálních gradientů (např. zeměpisné šířky, nadmořské výšky a
degradace krajiny). Zaměříme se také na kaskádové vymírání a možný efekt středu domény v
sítích. Více infromací http://www.lifewebs.net/team.html
Finacování: 2019-2021 Czech Science Foundation (PI: T. Fayle)
Klíčové studie:
Fayle T.M., Sam K. Humlova A., Cagnolo L. & Novotny V. (2016) The LifeWebs project: A call for data describing plant-herbivore interaction networks. Frontiers of Biogeography 8.4: e31122
Vliv znehodnocování a fragmentace tropických lesů na mutualismus mezi mravenci a rostlinami
Projekt zkoumá změny mutualistických vztahů mezi ranně sukcesními stromy r. Macaranga a jejich mravenčími symbionty při těžbě a fragmentaci tropického lesa, a jeho přeměny na plantáže olejových palem, a během experimentální regenerace lesa na Borneu. Projekt zmapuje strukturu mezidruhových sítí a kvanitifikuje výhody mutualismu pro mravence (potrava a životní prostor) i stromy (ochrana před herbivory). Terénní experimenty pomohou odhadnout kritickou hranici izolace stromů r. Macaranga pro jejich úspěšnou kolonizaci mravenci a posoudit význam stromů s mravenci prp úspěšnou obnovu lesa.
Finacování: 2016-2018: 16-09427S. Czech Science Foundation (PI: T. Fayle)
Klíčové publikace:
Houadria M.Y.I., Klimes P., Fayle T.M., Gullan P.J. Host-plant dissections reveal contrasting distributions of Crematogaster ants and their symbionts in two myrmecophytic Macaranga species. Ecological Entomology 43: 601–611
Houadria M.Y.I. Feldhaar H., Fiala B., Lestina D., Chung A., Salleh A., Justin H., Kokorova P., Fayle T.M. (2020) Reduced benefits of ant occupation for ant-trees in oil palm compared with heavily logged forest. Symbiosis 81: 79-91.
Vliv degradace tropických lesů na společenstva mravenců a termitů a jejich mezidruhové interakce
Tento projekt si klade za cíl stanovit, jak se mění interakce mezi půdními termity a mravenci během postupné degradace tropického deštného lesa jeho těžbou, fragmentací a přeměnou v olejovou plantáž. Interakce mezi druhy budou kvantifikovány pomocí metod nulových modelů kookurence druhů, molekulárních analýz zbytků potravy ve střevech, a pozorování i experimentů objasňujících vliv půdní fauny na složení půdy a míru distribuce živin. Unikátní vytvoření modelů celých interakčních sítí na základě získaných dat dále umožní předpovědět stabilitu ekosystémové diversity a její funkci za různých scénářů úbytku druhů.
Finacování: 2014-2016: How do changes in species interaction networks affect ecosystem function when tropical forests are degraded? Czech Science Foundation (PI: T. Fayle)
S.A.F.E project network: www.safeproject.net
Klíčové studie:
Luke, S.H.; Fayle, T. M.; Eggleton, P.; Turner, E.C.; Davies, R.G. (2014) Biodiversity and Conservation 23 (11): 2817-2832.
Tuma J., Fleiss S., Eggleton P., Frouz J., Klimes P., Lewis O., Yusah K.M., Fayle T.M. 2019. Applied Soil Ecology 144: 123-133.
Fylogeografie a populační biologie Melanézkých mravenců
Náš projekt představuje unikátní souhrnný výzkum ekologie a evoluce mravenců Melanésie. Vzorky mravenců byly sbírány dosud na 17 lokalitách Nové Guineje a Sev. Austrálie pomocí několika metodami (extrakce ze vzorků hrabanky, rozmísťování návnad, padací pasti, přímý sběr na vegetaci atd). Záběr zkoumaných druhů je tak široký: od druhů žijících v hrabance a tlejícím dřevě až po druhy obývající koruny tropických stromů. Naše otázky se zaměřují na jak základní obecné povědomí o diverzitě a prostorové distribuci celých společenstev mravenců, tak na podrobnější výzkum ekologicky důležitých a taxonomicky problematických taxonů s využitím moderních přístupů molekulární fylogenetiky.
Finacování: 2012-2015 Ecological and evolutionary determinants of ant distributions in tropical ecosystems. Czech Science Foundation (PI: M. Janda)
Klíčové studie:
Janda M., Matos Maravi P., Borovanska M., Zima J. jr., Youngerman E., Pierce N., (2016) Phylogeny and population genetic structure of the ant genus Acropyga (Hymenoptera: Formicidae) in New Guinea. Invertebrate Systematics 30: 28-40.
Matos Maraví P.F., Clouse R., Sarnat E., Economo E., LaPolla J.S., Borovanská M., Rabeling C., Czekanski-Moir J., Latumahina F., Wilson E., Janda M. (2018) An ant genus-group (Prenolepis) illuminates the biogeography and drivers of insect diversification in the Indo-Pacific. Molecular Phylogenetics and Evolution 123: 16-25. (research article)
Matos‐Maraví P.F., Matzke N.J., Larabee F.J., Clouse R.M., Wheeler W.C., Sorger M.D., Suarez A.V., Janda M. (2018) Taxon Cycle predictions supported by model‐based inference in Indo‐Pacific trap‐jaw ants (Hymenoptera: Formicidae: Odontomachus). Molecular Ecology 27: 4090-4107. (research article)
Taxonomie nových druhů sociálního hmyzu
Součástí naší práce je rovněž intenzivní spolupráce s taxonomy z celého světa na určování dosud často neznámých druhů sociálního hmyzu z tropických lesů, zejména mravenců a jejich hnízdních symbiontů. Dosud se podařilo jen v rámci našich projektů zabývajících se mravenci Nové Guineje popsat 5 nových druhů mravenců a nový rod jednoho symbiotického brouka. Materiál sesbíraný v rámci projektů je rovněž sdílen také s dalšími pracovišti (Museum of Comparative Zoology Harvard, Australian National Collections, National Agriculture Reasearch Institute of Papua New Guinea, Natural History Museum London).
Studie s objevy nových druhů hmyzu:
Klimeš P, McArthur A (2014) Diversity and ecology of arboricolous ant communities of Camponotus (Hymenoptera: Formicidae) in a New Guinea rainforest with descriptions of four new species. Myrmecological News 20: 141-158.
Hlaváč P., Janda M., (2009) New genus of Lomechusini (Coleoptera: Staphylinidae, Aleocharinae) from Papua New Guinea associated with Leptogenys Roger. Zootaxa 2062: 57-64.
Mravenci Nové Guineje
Dlouhodobým cílem naší laboratoře je tvorba a aktualizace volně přístupné internetové databáze novoguinejských mravenců, včetně makrofotografií jednotlivých druhů a jejich kast a hnízd. Databázi a podrobnější informace o projektech lze najít na adrese www.newguineants.org.
