Yfirstandandi rannsóknir

 

Yfirstandandi rannsóknir

 

Mikilvægi vistfræðilegra þátta, svipgerðar og erfða fyrir lífræðilega fjölbreytni hjá hellableikju á Íslandi

Tímabil: 2012-

Styrktaraðilar: Rannís

Nemendur: Camille Leblanc, nýdoktor, Doriane Combot, M.Sc. nemi

Ein af lykilspurningum dagsins í dag í líffræðilegri þróunarfræði er að skilja hvaða þættir móta líffræðilega fjölbreytni. Þessi spurning er sérstaklega mikilvæg þegar horft er til fjölbreytileika innan tegunda. Þar verka vist- og þróunarfræðilegir ferlar saman við að móta arf- og svipgerð stofna. Til að skilja betur þróun á smáum skala er mikilvægt að geta fylgt eftir einstaklingum örlögum þeirra. Einnig er mikilvægt að skrásetja fjölskyldumynstur til að skilja tengsl svipfars og þróunarlegrar hæfni. Þar til nýlega hefur þetta verið mjög erfitt í villtum stofnum, en með þróun nýrra aðferða í erfðatækni hefur þetta erfiða verkefni orðið auðveldara. Hér sækjum við um styrk til metnaðarfulls verkefnis þar sem ætlunin er að mæla arf- og svipgerð auk náttúrulegs vals, í tengslum við vistfræðilegan breytileika, í stofnum dvergbleikju í tólf hraunhellum við Mývatn. Niðurstöður rannsóknarinnar munu gefa okkur mikilvægar upplýsingar til að skilja hvaða innri og ytri þættir  eru mikilvægir til að móta líffræðilega fjölbreytni í litlum stofnum.

Samstarfsaðilar: Dr.Moira M. Ferguson, Háskólinn í Guelph, Kanada. Dr. Michael Morrissey, Háskólinn í St. Andrews, Skotlandi, Dr. Sigurður S. Snorrason, Háskóli Íslands, Dr.Árni Einarsson, Náttúrurannsóknarstöðin við Mývatn, Dr. Katja Räsänen, EAWAG, Sviss.

Hvaða umhverfisþættir móta líffræðilega fjölbreytni íslenskra ferkvatnsfiska?

Tímabil: 2013 -

Styrktaraðilar: Orkurannsóknarsjóður Landsvirkjunar

Nemendur: Sigurður H. Arnarson, PhD nemi

Mat og skilningur á líffræðilegrar fjölbreytni er lykilatriði í umgengni okkar við villta náttúru. Þetta er sértaklega áríðandi nú á dögum vegna mikilla áhrifa mannsins á viskerfi (t.d. Magurran &  McGill 2010; Magurran & Dornelas 2010). Þetta á ekki síst við um umhverfi vatna, en t.d. er þekking fjölbreytileika ferskvatnsfiska á heimsvísu frekar takmörkuð (Magurran 2011 JFB). Rannsóknir hafa sýnt að breytileiki innan tegunda íslenskra ferskvatnsfiska er mjög mikill. Sérstaklega milli stofna og afbrigða sem eru aðlöguð eru sérstæðum búsvæðum og fæðu (t.d. Antonson og Guðbergsson 1996; Skúlason o.fl. 1992, 1999, Snorrason og Skúlason 2004; Kristjánsson o fl. 2012). Þróun fjölbeyttni innan tegunda stafar fyrst og femst af fjölbreyttum og gjöfulum vatnakerfum, m.a. vegna eldvirkni og landrreks, og lítilli samkeppni milli tegunda (Skúlason ofl. 1999, Snorrason og Skúlason 2004).  Aðstæður til rannsókna á þeim vistfræðilegu öflum sem valda tilurð breytilegra stofna, afbrigða og jafnvel myndun nýrra tegunda fiska eru einstakar hérlendis.  
 
Verkefnið beinist að tengslum vistfræðilegra umhverfisþátta og þróunar breytileika í atferli, vexti og líkamslögun staðbundinnar smábleikju (dvergbleikju) í íslenskum vatnakerfum.  Rannsóknir sýna að hérlendis eru fjölmargir dvergbleikjustofna sem hafa þróast sjálfstætt í aðskildum vatnakerfum, gjarnan í lindakerfum á eldivirkum svæðum (Kaprilova o.fl. 2011; Kristjánsson ofl. 2012). Endurtekin þróun dvergleikjustofna veitir einstakt tækifæri til rannsókna á fyrstu skrefum í þróun fjölbreytileika og tegundamyndun. Þessi þekking hefur mikla þýðingu fyrir túlkun á miklvægi fjölbreytileika fiskategunda í íslenskum ám og vötnum, og er grundvallaratriði til að stuðla að skynsamlegri áætlanagerð og umgengni við þessi kerfi.  Við Húsafell í Borgarfirði koma fram vatnsmiklar lindir, þar sem gætir töluverðra röskunar í tengslum við virkjanagerð. Annars vegar verða valdir tveir stofnar í lindum utan áhrifasvæða virkjana, annar í Oddum og hinn í Kaldárbotni, en á báðum stöðum renna lindir áfram sem vatnsmiklar ár. Hins vegar verða valdir stofna í tveimur lindum nálægt tjaldsvæðinu við Húsafell, þar sem tvö uppistöðulón eru til staðar. Í Herðubreiðarlindum og Grafarlöndum verða rannsakaðir tveir stofnar dvergbleikju (Egilsdóttir & Kristjánsson 2006, Kristjánsson o.fl. 2012) sem hafa verið mjög lengi einangraðir (Kapralova o.fl. 2012) og því sérstaklega áhugaverðir fyrir þær rannsóknir sem hér um ræðir. Stofnstærð verður metin, samband vistfræðilegra þátta við líkamsvöxt, atferli og útlit rannsakað, og metið hvernig þessir þættir breytast yfir tíma (innan og milli ára) til að mæla náttúrulegt val (sbr. Morrissey 2010). Einnig verður erfðalegur skyldleiki innan og milli stofna metinn. 
 
Samstarfsaðilar: Dr.Moira M. Ferguson, Háskólinn í Guelph, Kanada. Dr. Michael Morrissey, Háskólinn í St. Andrews, Skotlandi, Dr. Sigurður S. Snorrason, Háskóli Íslands, Dr.Árni Einarsson, Náttúrurannsóknarstöðin við Mývatn, Dr. Katja Räsänen, EAWAG, Sviss.
 

Líffræðileg fjölbreytni í grunnvatni á Íslandi

Tímabil: 2012 -

Styrktaraðilar: Rannsóknarsjóður Pálma Jónssonar

Nemendur: Daniel P. Govoni, PhD nemi

Mikilvægt er að skilja þá þætti sem leiða til, viðhalda og breyta líffræðilegri fjölbreytni. Þetta er sérstaklega mikilvægt nú á dögum þegar líffræðileg fjölbreytni jarðarinnar breytist hratt. Hægt er að líta á íslensk ferksvatnskerfi sem náttúrulega tilraunastofu til þess að rannsaka þessa þætti. Sérstaklega má í þessu sambandi horfa til lífríkis kalds grunnvatns og linda á Íslandi. Þessi búsvæði hafa lítið verið rannsökuð, en hafa líklega hátt vísindalegt gildi. Hér munum við kortleggja líffræðilega fjölbreytni í grunnvatni og blöndunarsvæði þess við yfirborðsvatn í ám og lindum. Við teljum að við munum geta tengt saman þá fjölbreytni sem við sjáum við fjölbreytileika í vistfræðilegum þáttum, sérstaklega hvað varðar hitastig og næringarefnaframboð Einnig teljum við að vegna lélegrar útbreiðslugetu þá munu þær grunnvatnstegundir sem við sjáum í rannsóknin vera einstaklingar áður óþekktra tegunda. Niðurstöður rannsóknarinnar munu gefa mikilvægar upplýsingar um það hvernig við eigum að nýta og vernda grunnvatnsauðlindina. Þar að auki hafa niðurstöður verkefnisins mikið vísindalegt gildi.

Samstarfsaðilar: Dr. Jón S. Ólafsson, Veiðimálastofnun, Dr.Mark. S Wipfli, Háskólinn í Alaska,Fairbanks, BNA.

 

Mikilvægi vistfræðilegra þátta fyrir þróun líffræðilegs fjölbreytileika
Tímabil: 2009 – 
Styrktaraðilar: Rannís, EAWAG, Háskólinn á Hólum
Nemendur: Antoine Millet, Phd (2013), Mathew S. Seymour, M.Sc. (2011), Tamara Diethelm, M.Sc. (2012), Andrea Koopmans, M.Sc. (2010), Mike Senn, M.Sc. (2010).
Margvíslegar ógnir standa að líffræðilegum fjölbreytileika heimsins. Því er mikilvægt að skilja þá ferla sem mynda, viðhalda og breyta líffræðilegum fjölbreytileika. Sérstaklega er mikilvægt að skilja hvernig þróunar- og vistfræðilegir þættir tengjast saman. Þessir þættir geta starfað á svipuðum tímaskala. Samband vist- og þróunarfræðilegra ferla má rannsaka með tvennum hætti. Annars vegar með því að skoða breytingar yfir tíma í svipfarslegum og erfðafræðilegum þáttum samhliða þekktum breytingum í vistfræðilegum valkröftum. Hins vegar með því að bera saman svipfarslegan og erfðafræðilegan breytileika milli skyldra stofna sem hafa numið land í ólíkum búsvæðum.
Hér verður báðum aðferðum beitt á nýstárlegan hátt til þess að rannsaka þróunarfræðilegar breytingar á smáum skala hjá hornsílum í Mývatni og tjörnum umhverfis það. Síðastliðin 30 ár hefur lífríki Mývatns verið vaktað og í ljós hafa komið miklar sveiflur í þéttleika hryggleysingja og hornsíla. Í Belgjaskógi finnast fjölmargar tjarnir ólíkar að vistgerð. Í mörgum þeirra eru hornsíli. Við munum rannsaka breytingar í útliti og erfðafræði hornsíla í Mývatni og tjörnum í Belgjaskógi til þess að meta hvort: i) þróunarfræðilegir þættir tengist stofnsveiflum og ii) hvernig fjölbreytileiki í umhverfi geti haft áhrif á þróun svipfars á smáum landfræðilegum skala. Niðurstöður munu gefa nýja vísindalega sýn á hvernig vist- og þróunarfræðilegir ferlar tengjast í viðhaldi og breytingum á líffræðilegum fjölbreytileika – sérstaklega m.t.t. samskipta milli tegunda. Rannsóknin mun leiða af sér áframhaldandi rannsóknir á tengslum þessa þátta innan vistfræðilegra samfélaga. Þessi nýja þekking mun hjálpa mikið til við ákvarðanatöku um verndun og notkun náttúrulegra auðlinda okkar.
Samstarfsaðilar:Dr. Katja Räsänen,  EAWAG, Sviss, Dr. Jón S. Ólafsson,Veiðimálastofnun,  Dr. Árni Einarsson, Náttúrurannsóknarstöðin við Mývatn.
 
Mikilvægi móðuráhrifa á atferli og lífsögu fiska
Tímabil: 2007-
Styrktaraðilar: Rannís, Háskólinn á Hólum
Nemendur: Camille Lebland, PhD (2011), Romain Theysset, M.Sc. nemi. 
Síðastliðin ár hefur áhugi vísindamanna á móðuráhrifum og mikilvægi þeirra fyrir þróun tegunda aukist. Algengt hefur verið að rannsaka hvernig erfðafræðileg móðuráhrif geta haft áhrif á hæfni afkvæma. Rannsóknir hafa leitt í ljós að umhverfi móður geti haft áhrif á móðuráhrif og að það tengist ekki erfðum. Þessi móðuráhrif geta haft áhrif á lífsögu afkvæma. Markmið þessarar rannsókna er að auka þekkingu á mikilvægi móðuráhrifa, sem ekki tengjast erfðum, á breytileika í hegðun og þroska fiska. Einnig er skoðað hvernig umhverfisáhrif s.s. hitastig getur haft mótandi áhrif á tengs hrognastærðar og svipgerðarþátta.  Niðurstöður rannsóknanna munu auka þekkingu á mikilvægi móðuráhrifa við þroskun atferlis, sem getur haft mikilvæg áhrif á uppruna og viðhald líffræðilegs fjölbreytileika. 
Samstarfsaðilar: Dr.Sigurður S. Snorrason, Háskóli Íslands, Dr. David L. G. Noakes, Ríkisháskóli Oregon, BNA.
 
Vist- og landfræðileg kortlagning á grunnvatnfylltum gjám á Íslandi 
Tímabil:2013 -
Styrktaraðilar: National Geographic, Rannís
Nemendur: Jónína Herdís Ólafsdóttir, M.Sc, nemi, Jóhann Garðar Þorbjörnsson, M.Sc. nemi.
Markmiðið verkefnisins er að gera vistfræðilega og jarðfræðilega kortlagningu á grunnvatnsfylltum gjám á Íslandi, hellismunnum og hellum sem í þeim myndast. Sérstök áhersla verður lögð á gjár á Þingvöllum og í Kelduhverfi og verður gerður samanburður þar á milli. Gagnasöfnun mun fara fram með köfun sem gerir okkur kleift að nálgast svæði sem eru annars óaðgengileg og hafa því lítið verið rannsökuð, s.s. hellismunnar og hellar.
Samstarfsaðilar: Dr. Jón S. Ólafsson, Veiðimálastofnun. 
 
Endurtekin mynstur þróunar höfuðbeina bleikju,- erfðir og þroskunarfræðileg gangvirki.
Tímabil:2011 -
Styrktaraðilar: Rannís, Háskóli Íslands
Nemendur: Kalina H. Kapralova, PhD nemi, Eshan Pashan, PhD nemi
Áberandi er að í íslenskum vötnum hafa ólíkir bleikjustofnar þróast hratt frá lokum síðustu ísaldar. Það sem forvitnilegra er að þróunin virðist vera svipuð í mismunandi vötnum, t.d. myndast dvergar í mörgum ferskvatnslindum. Í því verkefni sem hér er sótt um verður þessi mikli náttúrulegi breytileiki  í íslenskum bleikjustofnum notaður til samanburðarrannsókna, sem lýsa má sem nokkurskonar náttúrulegri tilraun í samhliða þróun (parallel evolution).
Í þessu verkefni munum við skoða sérstaklega þróun tengdri þroska og þroskaferlum og munum við svara sérstaklega spurningum um þroskun beina, brjósks og og vöðva í höfði og mikilvægi þessara þroskaferla fyrir afbrigðamyndun. Munum við beita bæði beinum lýsingum á þroska og sameindaerfðafræðilegum aðferðum. Við munum: i) lýsa þroskun höfuðbeina, brjósks og vöðva í bleikju, ii) bera saman þroskun þessara vefja meðal nokkurra ólíkra  leikjuafbrigða, iii) kanna tjáningu erfðamengisins (mRNA allra gena) í þroskun höfuðsins og kjálka í minnst tveimur bleikjuafbrigðum, iv) klóna og kanna tjáningu þroskunargena og miRNA í gegnum þroskun bleikjunnar, og einnig á milli bleikjustofna, v) kanna hvort merki séu um jákvætt val á þroskunargenum með stofnerfðafræðilegum aðferðum, vi) kanna hvort samsetning erfðamengja bleikjuafbrigða og skyldra stofna og tegunda sé mismunandi, með þáttapörun erfðamengis DNAs  við DNA örflögur (með nýlegri aðferð sem kallast  comparative genome hybridization).
Verkefninu er ætlað að kanna tengsl milli náttúrulegs breytileika í beinum og vöðvum og mismun í tjáningu gena milli afbrigða í gegnum þroskaferilinn.
Samtstarfsaðilar: Dr. Sigurður S. Snorrason, verkefnisstjóri, Dr. Zophonías O. Jónsson, Dr. Arnar Pálsson, Dr. Sigríður Rut Franzdóttir, Dr. Valerie H. Maier Háskóli Íslands Dr. Ian A. Johnston, Háskólinn í St. Andrews, Skotlandi.
 
 
Þú ert að nota: brimir.rhi.hi.is