Troje badaczy z Uniwersytetu w Białymstoku będzie realizowało projekty badawcze finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursów OPUS oraz SONATA. Łączna wartość grantów to ponad 4,7 mln zł.

Największy grant, wynoszący 2 091 000 zł, trafi do prof. dr hab. Joanny Karpińskiej z Wydziału Chemii. Badaczka pokieruje projektem pt. „Ocena użyteczności zaawansowanych metod utleniania (AOP) oraz fitoremediacji do usuwania mikroplastików z wód”.

Mikroplastiki są wszechobecne praktycznie we wszystkich elementach środowiska. Są znajdowane m.in. w wodach morskich, słodkich, osadach dennych, czy piaskach plaż, a nawet w obszarach arktycznych. Cząstki mikro- i nanoplastików transportowane przez prądy morskie i oceaniczne przenoszą jednocześnie zaadsorbowane na ich powierzchni obecne w wodach zanieczyszczenia organiczne i jony metali. Mikroplastik trafia do łańcucha pokarmowego zwierząt i ludzi. Głównym celem projektu jest odpowiedź na pytanie, czy można zmniejszyć strumień zrzucanych do środowiska wodnego mikrocząstek tworzyw sztucznych stosując tylko metody zaawansowanego utleniania lub w połączeniu z etapem fitoremediacyjnym, czyli technologią wykorzystującą w procesie oczyszczania rośliny.

Jak wyjaśnia w opisie projektu prof. Karpińska, tradycyjne oczyszczalnie ścieków nie były projektowane do usuwania mikro- i nanoplastików, dlatego niezwykle istotne jest podjęcie działań zmniejszających strumień mikro- i nanocząstek tworzyw sztucznych do środowiska. W jej projekcie planowane jest wykorzystanie metod chemicznych – procesów zaawansowanego utleniania opartych na działaniu rodników hydroksylowych, siarczanowych lub węglanowych do degradacji mikroplastików do mniejszych fragmentów, a w końcowym etapie - do wody i CO2. Jako źródła rodników będą wykorzystane kwas peroksyoctowy, sole kwasu peroksysiarkowego oraz nadwęglan sodu, aktywowane czynnikami fizycznymi lub chemicznymi. Wybór tych odczynników spowodowany jest ich wysokim potencjałem redoks oraz proekologicznym charakterem: ich użycie nie generuje nowych odpadów, a prowadzi do powstania kwasu octowego, jonów siarczanowych lub węglanowych. W drugim etapie realizacji projektu zostanie sprawdzona podatność trawionych chemicznie cząstek tworzyw sztucznych na działanie enzymów wydzielanych przez wybrane gatunki zielenic (np. Chlorella vulgaris, Scenedesmus quadricauda). Badaczka zakłada, że biodegradacja trawionych chemicznie cząstek ulegnie znaczącemu przyspieszeniu, w porównaniu z czasem potrzebnym do skolonizowania cząstek nietrawionych.

1 860 363 zł otrzyma na swój projekt pt. „Czy globalne ocieplenie będzie faworyzować osiadłość u gatunków migrujących? Ustanowienie nowego modelu przewidującego wpływ zmieniającego się świata na migrujące zapylacze” dr Marta Skowron-Volponi z Wydziału Biologii UwB.

Jak przypomina entomolożka w swoim wniosku projektowym, jednym z najpoważniejszych problemów ostatnich dziesięcioleci jest spadek wydajności zapylania. Znacząco spada liczba owadów zapylających, w tym motyli, a w efekcie zarówno rośliny dzikie, jak i uprawne, będą miały coraz poważniejsze problemy z reprodukcją. Istotną rolę w spadku różnorodności biologicznej i zmianach w zasięgach występowania gatunków odgrywa globalne ocieplenie klimatu, do którego próbują dostosować się zwierzęta i rośliny. Na przykładzie konkretnego gatunku motyla, fruczaka gołąbka, badaczka chce dowiedzieć się, jak przesuwają się granice rozmieszczenia owadów zapylających, by móc uwzględnić je przy opracowywaniu realistycznych planów ochrony na kontynencie.

Fruczak gołąbek to motyl o długiej ssawce do pobierania pokarmu, zapylający wiele kwiatów, z których nie są w stanie skorzystać inne owady. Fruczak migruje przez Europę, północną Afrykę i Azję, ale dokładna trasa, którą pokonuje, jest nieznana. Do zbadania jego szlaków migracyjnych dr Skowron-Volponi wykorzysta m.in. najnowocześniejszą metodologię z zakresu geolokalizacji. Z kolei analiza stabilnych izotopów uzyskanych ze skrzydeł owada pozwoli określić, gdzie dane osobniki się wykluły, a DNA pyłku kwiatowego zebranego z ciała motyla wykaże, jakie kwiaty odwiedził w trakcie swojej podróży. Co ciekawe, na południu Europy niektóre fruczaki nie odlatują na zimę. By odpowiedzieć na pytanie, dlaczego niektóre motyle migrują, a inne, należące do tego samego gatunku nie, badaczka chce porównać ich cechy (m.in. wydajność lotu, metabolizm, rozmiar, wagę) i zbadać DNA by sprawdzić, czy migranci i osobniki osiadłe różnią się genetycznie.

Ostatecznie w ramach projektu powstanie model oparty na prognozach określających, jak klimat może się zmieniać w kolejnych dekadach, przewidujący przyszłe rozmieszczenie fruczaka gołąbka w Europie i Północnej Afryce. Pomoże on zrozumieć, czy populacje migrujące będą stawać się osiadłe coraz dalej na północy i czy motyle będą w stanie nadążyć za zmianami klimatycznymi.

„Wielkość komórek a funkcjonowanie ektotermów w obliczu zmian klimatu: rozwijanie i testowanie hipotez ewolucyjnych z wykorzystaniem europejskich żab zielonych (Pelophylax esculentus complex)” – to tytuł projektu, jaki Uniwersytet w Białymstoku będzie realizował w konsorcjum z Uniwersytetem Jagiellońskim. Przyznane na jego realizację środki wynoszą 2 966 513 zł, z czego do największej podlaskiej uczelni trafi 770 tys. Pracami po stronie UwB pokieruje dr Adam Hermaniuk z Wydziału Biologii, który specjalizuje się w badaniach ekofizjologicznych zwierząt zmiennocieplnych, w tym żab zielonych.

Jak wyjaśniają autorzy wniosku, życie pojawiło się na Ziemi cztery miliardy lat temu, jednak przez większość tego czasu istniało tylko w formie mikroskopijnych jednokomórkowców podobnych do bakterii i drożdży. Dopiero "niedawno" pojawiły się rośliny i zwierzęta z miliardami budujących je komórek o rozmaitych funkcjach. Sposób w jaki organizmy tworzą swoje ciała z komórek, masa ciała i rozmiar genomów zmieniały się wraz z warunkami klimatycznymi Ziemi, ale nadal w pełni nie wiemy, dlaczego te zmiany były ze sobą powiązane.

Aby dowiedzieć się, w jaki sposób wielkość komórek i rozmiar genomu wpływają na funkcjonowanie organizmów zwierząt zmiennocieplnych, badacze zaplanowali badania europejskich żab zielonych. Jak mówią naukowcy, to wyjątkowe płazy, ponieważ ich naturalne populacje złożone są z dwóch odrębnych gatunków (Pelophylax lessonae i P. ridibundus), które łatwo krzyżują się w procesie tzw. hybrydyzacji, tworząc mieszańce (P. esculentus). W rezultacie żaby te występują w formach o różnych rozmiarach genomu i różnym udziale genów rodziców, co powinno wpływać na rozmiar komórek i na funkcjonowanie żab w różnych środowiskach.

Biolodzy z UJ i UwB planują zbadać szereg zbiorników wodnych w Polsce - miejsc rozrodu żab zielonych. Będą mierzyć temperaturę wody i zawartość tlenu, określą też jakimi rozmiarami komórek oraz genomami charakteryzują się żyjące tam kijanki. Projekt zakłada również rozmnażanie i hodowlę żab w laboratorium. Kijanki będą rozwijać się w dwóch temperaturach, co powinno zróżnicować ich tempo rozwoju, wymagania metaboliczne oraz rozmiar komórek. Badając je naukowcy określą udział genomów rodzicielskich, zmierzą wielkość komórek w różnych tkankach, a także określą aktywność kluczowych procesów fizjologicznych. Wykażą też m.in. jak szybko kijanki rosną, jak dużo tlenu i energii potrzebują. To właśnie za tę eksperymentalną część projektu (hodowlę i część analiz laboratoryjnych) będzie odpowiadał dr Adam Hermaniuk z UwB.

Pomysłodawcy projektu spodziewają się, że kijanki o większych komórkach będą miały przewagę fizjologiczną w zimnych i dobrze natlenionych środowiskach. Takie komórki są bardziej ekonomiczne. Z kolei kijanki o mniejszych komórkach powinny radzić sobie lepiej w ciepłych i ubogich w tlen środowiskach, ponieważ takie komórki ułatwiają dostarczanie tlenu potrzebnego do produkcji energii. Jak podkreślają, projekt przyczyni się do znacznie lepszego zrozumienia wpływu zmian klimatycznych na wodne organizmy zmiennocieplne, w szczególności ich reakcji na zmienne warunki termiczne i tlenowe.

Jak informuje na swojej stronie internetowej NCN, dzięki zwiększeniu budżetu 485 badaczek i badaczy otrzyma łącznie ponad 693 mln zł na realizację badań podstawowych w rozstrzygniętych właśnie konkursach OPUS 26 i SONATA 19. Sfinansowane zostaną projekty znajdujące się na standardowych listach rankingowych i wszystkie projekty z list rezerwowych utworzonych w tych konkursach przez ekspertów na drugim etapie oceny.