Voditelj grupe je izv. prof. dr. sc. Goran Palijan.

Misija, vizija i rad istraživačke grupe: Mikrobiologija u današnje vrijeme predstavlja značajnu biološku disciplinu u kojoj se iz dana u dan otvaraju nove teme i pitanja čija rješenja nude nove i nepregledne mogućnosti primjene.

Ograničenja intelektualnog razvitka i doprinosa različitim područjima u koja mikrobiologija zadire leže ponajviše u samim mikrobiolozima. Napredak mikrobiologije, kao i općenito znanosti, ovisi isključivo o ljudima otvorenog uma spremnih prihvaćanju novih činjenica i željnih pronalaženja novih spoznaja.

U ovoj grupi temeljno se njeguje radoznalost istraživanja koja se materijalizira u postavljanju eksperimenata i obavljanju analiza u više različitih područja mikrobiologije, a koja se sva mogu svrstati u mikrobnu ekologiju.

Posebno se njeguju proučavanja ekologije mikroorganizama čiji su rezultati primjenjivi u praksama različitih struka, što se drži kako daje dodatnu vrijednost i smisao rada ove istraživačke grupe.

Aktivnost i rad Grupe za sustavnu mikrobiologiju okoliša mogu se podijeliti na dva dijela: znanstvena mikrobiološka istraživanja i stručno znanstvena aktivnost izrade vlastitih laboratorijskih instrumenata.

Mikrobiološka istraživanja sastoje se od tri cjeline: (1) istraživanja biofilmova, (2) istraživanja bio-elektrokemijskih sustava tj. mikrobnih električnih članaka, i (3) istraživanje utjecaja fizikalnih čimbenika okoliša na mikroorganizme. Sva istraživanja se provode prema multifaktorijalnom i multivarijatnom dizajnu čime se omogućava primjena naprednih statističkih metoda u obradi rezultata.

Temeljna vizija ove grupe je daljnji razvoj multifaktorijalnog pristupa pomoću kojeg se vrlo učinkovito mogu modelirati kompleksni i interaktivni biološki sustavi što je osnovni preduvjet za pravilno shvaćanje međuodnosa u složenim sustavima okoliša.

Voditeljica ove istraživačke grupe je doc. dr. sc. Vesna Peršić.

Misija, vizija i rad istraživačke grupe: Bez fotosinteze život kakav znamo ne bi postojao; stoga, bez fotosinteze ne bi bilo niti biologije. Fotosinteza je imala i još uvijek ima ključnu ulogu u složenom nastanku i održavanju života na Zemlji.

Biljke su organizmi sposobni hvatati energiju sunčeve svjetlosti i ugraditi je u obliku potencijalne kemijske energije u organske spojeve. Ti su spojevi stabilni i mogu se skladištiti dok ne zatrebaju za druge metaboličke procese. Prema tome, biljna biomasa je hrana i gorivo za sve druge životne oblike pa životinje, gljive i nefotosintetske bakterije ovise o biljkama za održavanje života. Funkcioniranje vodenih slatkovodnih i morskih ekosustava uvjetovano je fotosintezom.

Smatra se da su vodeni fotoautotrofni organizmi odgovorni za više od polovice ukupne fiksacije CO2 fotosintezom te se iz tog razloga oceani, uz tropske šume, često nazivaju "zelenim plućima" našeg planeta. Štoviše, vodeni ekosustavi djeluju kao divovski ponor za atmosferski ugljik (carbon sink) te imaju ključnu ulogu u našim naporima da smanjimo učinke klimatskih promjena.

Vizija.

Istraživanja Grupe za ekofiziologiju i ekotoksikologiju biljaka dijele se na dvije temeljne polivalentne cjeline: (1) Fiziološka istraživanja vitalnih metaboličkih procesa (fotosinteza i disanje) i (2) Istraživanja ekofiziologije vodene leće i tradicionalnih usjevnih biljaka. U okviru ovih istraživanja izvode se mjerenja čiji rezultati se koriste za procjenu stope fotosinteze: usvajanje CO2 (pomoću više digitalnih senzora za mjerenje CO2 temeljenih na nedisperzivnoj infracrvenoj NDIR tehnologiji); oslobađanje O2 (pomoću elektrokemijskih senzora: količina O2 koja nastaje tijekom fotosinteze može se izmjeriti modificiranim voltametrijskim O2 elektrodama u plinskoj i/ili vodenoj fazi u nepropusnim komorama); fluorescencija klorofila (kada klorofil apsorbira svjetlost, njegova molekula prelazi u „pobuđeno stanje“; vraća se u svoje normalno stanje oslobađanjem energije. Dio energije se koristi za pokretanje fotosinteze; drugi dio emitira se kao fluorescentno zračenje.

Budući da je fluorescentno zračenje komplementarno fotosintezi, koristi se za mjerenje učinkovitosti fotosintetskog aparata u višim biljkama, algama i fotosintetskim bakterijama); sadržaj suhe tvari (suha tvar sastoji se od svih krutih tvari u biljci umanjenih za sadržaj vode); sadržaj pigmenata; sadržaj ugljikohidrata (topljivih šećera i škroba).

Osim navedenih fizioloških mjerenja za praćenje akutnih i kroničnih učinaka stresa na biljkama istražuje se stvaranje reaktivnih kisikovih jedinki na staničnoj razini mjerenjem antioksidativnog obrambenog sustava: enzimskog, koji predstavlja prvu liniju antioksidativne zaštite (askorbat persoksidaza, katalaza, gvajakol peroksidaza, glutation reduktaza), i neenzimskog, koji predstavlja sekundarnu ili drugu liniju zaštite (prolin, glutation, askorbinska kiselina, karotenoidi), te pokazatelja oštećenja uzrokovanog oksidativnim stresom koji primjerice uzrokuje degradaciju membranskih lipida (lipidna peroksidacija), itd.

Vodene leće su među najmanjim i najbrže rastućim slobodno plutajućim vodenim biljkama, čija se biomasa može udvostručiti za 24 sata u idealnim uvjetima, a rasprostranjene su od tropskih do sub-arktičkih područja. U ekofiziološkim laboratorijskim istraživanjima vodene se leće (npr. Spirodela polyrhiza i Lemna minor) već niz godina koriste u biljnoj fiziologiji i fitokemiji za određivanje biološke aktivnosti različitih tvari te u toksikologiji za procjenu toksičnosti pojedinih kemikalija kao modelni organizmi. Zbog visokog kapaciteta bioakumulacije vodne leće koriste se i u fitoremedijaciji otpadnih voda, a visoki prinos suhe tvari, sadržaj celuloze i škroba čini ih pogodnim za proizvodnju bio-goriva.

Odgovarajuća manipulacija uvjetima rasta može osigurati znatno povećanje akumulacije škroba, stimuliranjem fotosinteze ili smanjenjem razgradnje škroba. No, za povećanje stope fotosinteze potrebno je povećati intenzitet osvjetljenja ili koncentraciju ugljičnog dioksida, što je teško i skupo postići, posebno na otvorenom (ako se radi o bazenima). Istraživanja koja se odnose na manipuliranje uvjetima uzgoja kako bi se inhibirala razgradnja škroba uvelike može pojednostaviti i pojeftiniti proces akumulacije škroba.

Stoga su i jedni od ciljeva istraživanja na vodenim lećama utvrditi mogućnosti povećanja akumulacije škroba u ekološki prihvatljivim uvjetima. S obzirom na veliki raspon okruženja u kojima se odvija poljoprivredna proizvodnja, tradicionalni usjevi (poput pšenice) su izloženi različitim scenarijima suše, u rasponu od blagog do jakog vodnog deficita, koji mogu prevladati na početku, u sredini ili na kraju životnog ciklusa.

Stoga je utvrđivanje ključnih fizioloških ograničenja rasta i razvoja kao i mehanizama tolerancije na stres izazvan nedostatkom vode važno za poboljšanje stabilnosti prinosa. Kako bi pšenicu prilagodili epizodnim sušnim događajima potrebno je prevladati ograničenu genetsku raznolikost unutar vrste jer je upravo sposobnost biljaka da održavaju fiziološke funkcije tijekom vodnog deficita i da se brzo oporave nakon uklanjanja stresnih uvjeta važna za osiguravanje održivosti poljoprivredne proizvodnje u bliskoj budućnosti. Fiziološka istraživanja koja će pomoći u odabiru kultivara na temelju njihove otpornosti na sušu u prvim fazama razvoja na onim područjima gdje je problem nedostatak vode rano u sezoni rasta imaju značajnu ekološku i ekonomsku važnost.

U daljnjem razvoju rada ove grupe jedan od naglasak biti će primjena dobivenih rezultata u konstrukciji i interpretaciji problematike sustavne ekologije tla te iznalaženju mogućnosti proširenja istraživanja primjenom računalne biologije.

Voditeljica ove grupe je izv. prof. dr. sc. Davorka K. Hackenberger.

Misija, vizija i rad istraživačke grupe: Tlo je temeljni kompartment života na kopnu i neophodan resurs ljudske vrste i civilizacije. Unatoč sve većem iskorištavanju voda i razvoja akvakultura, (prvenstveno na morima i oceanima), tlo je osnova proizvodnje hrane.

Stoga količina i kvaliteta hrane ovisi o količini i kvaliteti tla koja je na raspolaganju. Nastajanje tj. formiranje tla je dugotrajan biogeokemijski proces, pa se tla definiraju kao uvjetno obnovljiv prirodni resurs.

Stoga su briga za tlo, njegova konzervacija, restauracija i/ili revitalizacija, ključni za opstanak kako ljudske vrste tako i kopnenih ekoloških sustava u cjelini. Posljedice neprekidnog razvoja industrije i povećane emisije stakleničkih plinova, nekontrolirana i nestručna prekomjerna sječa šuma, hidrotehnički zahvati, prekomjerne i nestručne agrotehničke mjere, i druge antropogene aktivnosti, dovode do erozije i devastacije tla tj. do ispiranja organskog humusnog dijela pri čemu zaostaju samo anorganski, vrlo često i granulometrijski promijenjeni, dijelovi.

Na taj način se gube bitna svojstva tla te smanjuje ili potpuno gubi njegov biotički potencijal. Paradoksalno je kako je istraživanje tla bilo desetljećima zanemarivano na uštrb istraživanja vodenog okoliša. Tek su nastali tehnološki problemi proizvodnje hrane i nestanak pojedinih biotopa pokazali nužnost što žurnijeg istraživanja ekoloških procesa u tlu.

Prvenstvena svrha istraživanja tla je njegovo očuvanje i omogućavanje njegovog održivog korištenja kao resursa. Osim erozije, do koje osim navedenih primarnih antropogenih aktivnosti, dolazi i kao posljedica sekundarnih učinaka (klimatske promjene), postoji i cijeli niz drugih negativnih učinaka kao što su povećana salinizacija, promjena pH vrijednosti, promjena vodnog kapaciteta te promjene drugih fizikalno kemijskih osobina.

Svaka od navedenih promjena znači nužnost promjene cjelokupnog ekološkog sustava.

Grupa za sustavnu ekologiju tla istražuje više razina biomarkera (biokemijski, morfometrijski, bihevioralni i populacijski biomarkeri) promjena u tlu. Kako većina biomase tla na kontinentalnom području Europe, pa tako i Hrvatske, čini fauna gujavica, ekologija gujavica je bila središnja istraživačka tema ove grupe već više od deset godina. Međutim, istraživanja su se proširila na ekofiziološka i ekotoksikološka istraživanja skokuna i enhitreida kao bitnih čimbenika hranidbenih lanaca ekoloških sustava tla te kao bitnih pružatelja ekoloških usluga.

Sva istraživanja su kvalitativno kvantitativno balansirana što omogućava primjenu širokog spektra računalnih tehnika s kojima se unaprjeđuju i usavršavaju kvantitativni pokazatelji i interpretacije terenskih i laboratorijskih mjerenja.

Stroga kvantifikacija terenskih istraživanja dovela su ovu grupu među svjetski priznate eksperte koji donose standarde daljnjih istraživanja.

Grupa je član nekoliko europskih i svjetskih mreža, a vizija je daljnje širenje međunarodne suradnje i uvođenje novih ekoloških metoda istraživanja sustavne ekologije tla s primjenom u zaštiti prirode, poljoprivredi i šumarstvu.

Voditelj ove istraživačke grupe je prof. dr. sc. Branimir K. Hackenberger.

Misija, vizija i rad istraživačke grupe: Grupa se rukovodi s činjenicom kako je zadaća znanosti odgovarati na pitanja zašto, kako i koliko, sa svrhom rješavanja konkretnih problema.

Deskripcija je važna jer se njome pojave uočavaju, no bez kvantitativnih pokazatelja i mogućnosti računalnog opisa prirodne pojave, nema znanstvenog zaključka.

Stoga je uravnoteženost kvalitativnog i kvantitativnog pristupa od krucijalne važnosti za sva znanstvena istraživanja, pa tako i za istraživanja u ekologiji. Rad ove istraživačke grupe može se podijeliti na znanstveno istraživački i znanstveno stručni rad.

Znanstveno istraživački rad obuhvaća (1) matematičko modeliranje dinamike populacija, (2) primjenu IoT tehnologije i strojnog učenja u ekotoksikološkim i biheviorističkim istraživanjima, (3) statističko modeliranje ekoloških čimbenika, (4) statističko i matematičko modeliranje utjecaja klimatskih promjena na ekološke sustave i pojedine populacije, (5) primjena tehnologija AI u ekološkim istraživanjima i (6) napredna statistička analiza (frekventistička, Bayesova, BigData) ekoloških, ekofizioloških i ekotoksikoloških podataka.

Znanstveno stručni rad obuhvaća (1) razvoj vlastitih softversko hardverskih rješenja za analizu snimki (RGB, multispektralne i hiperspektralne snimke), (2) primjena neuronskih mreža i AI tehnologije u GIS potpomognutim ekološkim istraživanjima i (3) razvoj softversko hardverskih rješenja mjerenja u okolišu. Istraživanje grupe se odvija u suradnji sa znanstvenicima iz Hrvatske i Europe te je grupa dio nekolicine istraživačkih mreža. Osim toga, ova istraživačka grupa uspješno surađuje s gospodarskim sektorom.

Rad grupe je prepoznat u inozemstvu te je grupa uključena u nekoliko međunarodnih znanstveno istraživačkih aktivnosti. Istraživanja će se dalje razvijati u smjeru primjene visokozahtjevnog znanstvenog računanja (eng. High Performance Scientific Computing) u ekološkim istraživanjima te razvoju računalnih alata otvorenog koda za primjenu u istraživanju okoliša, istraživanju utjecaja klimatskih promjena na ekološke sustave i sustavnoj ekologiji.