Bevezetés
A Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Karán működő Biológiai és Ökológiai Intézet nemzetközileg elismert kutatásokat végez az evolúció- és viselkedés- és diverzitásbiológia valamint az ökológia területén, továbbá a legfontosabb globális környezeti problémák (intenzív gazdálkodás, klímaváltozás, urbanizáció) élővilágra kifejtett hatásainak vizsgálatával igyekszik olyan javaslatokat megfogalmazni, amelyek a jövő generációinak környezettudatosságát hivatottak javítani. A fentiek alapján az Intézet méltán tekinthető hazánk egyik legjelentősebb, a szupraindividuális biológia diszciplináinak oktatását és kutatását végző egyetemi szervezeti egységének.
Oktatás a Biológiai és Ökológiai Intézetben
Az intézet koordinálásával zajlik a Biológia (magyar és angol nyelven), és a Környezettan alapképzés; a Biológus, a Hidrobiológus és a Környezettudomány mesterképzés (mindhárom esetben magyar és angol nyelven is); az osztatlan biológiatanár-képzés; valamint több, nemzeti parkokkal, állami fenntartású intézményekkel és magáncégekkel kialakított duális képzés. 2022 szeptemberétől egy új képzés, a Természettudomány-Környezettan kötött szakpáros osztatlan tanárképzés is útjára indul az intézet keretein belül. A mesterképzés elvégzése után a legtehetségesebb hallgatóknak lehetőségük van a doktori fokozat (PhD) megszerzésére a Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola különböző doktori programjaiban. Valamennyi képzés közvetlenül szolgálja a környezettudatos gondolkodásmód kialakítását, illetve a biológiai sokféleség megőrzését és védelmét.
Az intézeti kutatómunka
Az intézet négy tanszéket foglal magába: Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszék, Hidrobiológiai Tanszék, Növénytani Tanszék és Ökológiai Tanszék. A tanszékek és a tanszékeken működő kutatócsoportok alkotják az intézeti tudományos munka kereteit. Az intézet kutatói egymással együttműködve produkálnak jelentős eredményeket, pl. az utóbbi öt évben az intézetben majd 400 tudományos közlemény született, melyek nagy része (69%-a) az általunk művelt tématerületek vezető (Q1-es) tudományos folyóirataiban jelent meg. Az intézet kutatói rendszeresen publikálnak a világ olyan magas elismertségű folyóirataiban is, mint a Nature, Science, Proceedings of Royal Society és Ecology Letters. Az intézeti kutatások az alábbi területekre koncentrálnak.
Evolúció-, viselkedés- és diverzitásbiológia
Az élővilág egyik legfontosabb szervező ereje a természetes szelekció révén zajló evolúció. Az Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszéken ezen elméleti háttér keretében számos problémát vizsgálnak. A kutatások egy jelentős része arra irányul, hogy megértsük a szociális viselkedési formák (pl. csoportos élet, utódgondozás) evolúcióját, a kialakulásukat és fennmaradásukat lehetővé tévő tényezőket, hatásokat (MTA Élvonal és MTA Viselkedésökológiai Kutatócsoportok). Ennek keretében vizsgálják a verébcsapatok működését meghatározó tényezőket. A szociális élet fontos aspektusa a szaporodás, párválasztás és az utódok gondozása. E területen egyrészt nagy biológiai adatbázisokat elemző összehasonlító kutatások folynak szaporodási és utódgondozási rendszerek nagy léptékű evolúciójának megértésére, az ivararány szerepének tisztázására. Másrészt, elméleti, terepi és genomikai módszereket ötvözve vizsgálják a nagyfejű csajkó kétszülős utódgondozását. De vizsgálatok zajlanak a hangyakolóniák működésének megértésére és a lepkék vonulásának jellemzésére is. A tanszék másik fontos kutatási területe a fiziológiai rendszerek (pl. hormonális szabályozás) és a viselkedés közötti kapcsolat evolúciójának megértése. Ennek során tanulmányozzák a a madarak növekedését és szaporodását befolyásoló hormonokat, illetve a vonulás hormonális szabályozását. A tanszéken zajló kutatások fontos modellállatai az édesvízi hidrák, melyek segítségével növekedési és mikrobiom vizsgálatok zajlanak (MTA-DE Lendület Ökológia, Evolúció és Fejlődésbiológia Kutatócsoport).
Természetvédelmi szempontból (is) fontos új kutatási vonal az adatbányász (data mining) technikák ötvözése a biodiverzitás vizsgálatával. Ennek során adatbázis keretrendszereket (OpenBioMaps) fejlesztenek, természetvédelmi adatokat elemeznek korszerű (gépi tanulás) statisztikai módszerekkel, valamint vizsgálják a mélytanulás alapú mesterséges intelligencia természetvédelmi alkalmazásának lehetőségeit.
Vizek élővilága
A Hidrobiológiai Tanszéken az oktatási tevékenységek mellett fontos szerepet töltenek be a kutatás-fejlesztési feladatok, amelyek főként a felszíni vizek minőségi állapotához és élőlényegyütteseihez kapcsolódnak. Széleskörű vizsgálatokat folytatunk az egyes élőlénycsoportok (alga-, zooplankton-, makrogerinctelen- és halközösségek) abundancia viszonyaira, indikációs sajátságaira és azok változásának modellezésére, ill. a vízminőségi állapotra és az annak megváltozását indikáló jelenségekre vonatkozóan. Korunk egyik nagy kihívása a természetes és a mesterséges vízterek esetében is a különböző vízhasznosítási formák vízterekre gyakorolt hatásainak megismerése, a legoptimálisabb természetvédelmi megőrzés és kezelés céljából. Vizsgálataink kiterjednek annak a felderítésére is, hogy a víztereket érő antropogén tevékenységek hogyan befolyásolják a vízminőségi állapotot. További fontos feladatunk a szervetlen és a szerves anyagok hatásának vizsgálata egyes élőlénycsoportok különböző élettani folyamataira, tekintettel e kutatások biotechnológiai alkalmazási lehetőségeire is. Komoly missziónknak tekintjük a hazai, természetvédelmi oltalom alatt álló fajok populációinak tanulmányozását, s az inváziós fajok terjedési sajátosságainak és az őshonos élőlényközösségekre gyakorolt hatásainak felderítését. Fontosnak tartjuk, hogy ne csak felderítsük vízkincsünk állapotromlásának okait, hanem javaslatot tegyünk olyan megoldásokra, melyekkel degradálódott állóvizeink és vízfolyásaink jobb állapotba hozhatók. Ennek érdekében aktívan részt veszünk a német kezdeményezésű RESI (River Ecosystem Service Index) program hazai bevezetésében, aminek fő célja a jövő integrált vízgazdálkodási modelljének kialakítása, a vízfolyások, valamint a velük szerves egységet alkotó hullámterek és árterek ökoszisztéma-szolgáltatásainak felmérése és értékelése segítségével. A Hidrobiológiai Tanszékén folyó intenzív kutatási és pályázati tevékenység eredményeként a Debreceni Egyetem ma a hidrobiológia egyik elismert oktatási és kutatási központjának számít mind hazánkban, mind nemzetközi szinten.
Növényélettan és sejtbiológia
A Növénytani Tanszéken folyó kutatásokat egyrészt növényélettani, másrészt növényrendszertani, florisztikai és közösségökológiai vizsgálatok alkotják. A növényélettani kutatások egyik fő irányvonala a növényi anyagcsere-termékeket érintő vegyi folyamatok (metabolomika) vizsgálata, valamint a növényi alapú gyógyszerfejlesztés (farmakognózia). Fontos feladatunknak tekintjük a gyógyszeripari és élelmiszeripari szereplőkkel közös termékek és prototípusok fejlesztését, továbbá a szelektált növényi célfajokból (pl. torma és hárs fajok) történő termékfejlesztést. Ezen felül természetes eredetű, biológiailag aktív vegyületek előállításával, ezek hatásvizsgálatával és ökológiai funkcióinak tanulmányozásával is foglalkozunk. Ezek közül is kiemelkedő jelentőségű az algák és cianobaktériumok toxin- és metabolit analízise, hatásvizsgálata, új variánsok azonosítása, valamint hazai vízterek algatoxin-monitorozása. A növényi sejtbiológiai kutatások a sejtek ultrastrukturális szerveződésével és az azokat meghatározó enzimek szabályozásával foglalkozik. Immunhisztokémiai és modern növényi képalkotó technikákkal tárjuk fel a növények mikroszkópikus szerveződését, fiziológiai, ökofiziológiai válaszait.
Terepbotanika
Közösségi ökológiai vizsgálataink közül kulcsfontosságú egyes kiemelt jelentőségű fátlan társulások (szikla- és legelőgyepek, kaszálók, láprétek) szerveződését és dinamikáját befolyásoló tényezők (időjárási fluktuáció, magkészlet képzés, természetvédelmi kezelés), valamint a kriptogámok (spórákkal szaporodó virágtalan növények) szerepének kutatása. Ezen túlmenően ember alkotta élőhelyek (belvizes szántók, ültetvények, útszegélyek és temetők) növényvilágát is tanulmányozzuk. A tanszékünkön működő Növényrendszertani, Florisztikai és Ökológiai Kutatócsoport és a vele szoros kapcsolatban lévő MTA-DE Lendület Evolúciós Filogenomikai Kutatócsoport kiemelt jelentőségű és veszélyeztetett Kárpát-medencei növényfajok és csoportok (elsősorban kosborfélék és látonyafélék) rendszertanával, molekuláris filogenetikájával, filogeográfiájával, florisztikai feltárásával, aut- és terjedési ökológiájával, megőrzésével, továbbá az eurázsiai sztyeppe életföldrajzi kutatásával, terepi mintákon alapuló DNS-bank-fejlesztésével, valamint a teljes örökítőanyagon alapuló molekuláris genomikai kutatásokkal foglalkozik.
Közösségi ökológia
Az Ökológiai Tanszék munkájában nagy szerepet kap a szárazföldi ízeltlábú szervezetek eltérő erdőgazdálkodási módokra adott válaszreakcióinak tanulmányozása. Kutatjuk, hogy milyen különbségek vannak a futóbogarak, holyvák és pókok közösségi szintű válaszaiban tarvágásos és lékes felújító vágásos erdőgazdálkodású területeken, illetve utóbbi esetében milyen ideális térbeli lépték biztosítja az élőhelyek megfelelő biodiverzitását. A gyepek biodiverzitásának, illetve azok urbanizáció hatására megváltozó dinamikai folyamatainak vizsgálata a fő küldetése az MTA Biodiverzitás Kutatócsoport munkájának. Urbanizációs kutatásokat is folytatunk a szárazföldi ökológiai rendszerek mentén, melyhez predációs, beporzásos és szervesanyag-lebontásos kísérleteket végzünk laboratóriumi és terepi módszerek segítségével. Intenzíven vizsgált mintavételi területünk a Debreceni Nagyerdő, ahol növényzetlakó pókokat tanulmányozunk, kiemelt figyelemmel a természetes és városi élőhelyek közötti közösségi szintű eltérésekre. Az irodalmi adatok alapján jó indikátor-szervezeteknek bizonyuló futóbogarak bilaterális jellegeinek változását vizsgálva elemezzük, hogy adott urbanizációs gradiens mentén milyen testi aszimmetria-változás, a két változó között pedig milyen korreláció tapasztalható. Szintén urbanizációs gradiens mentén tanulmányozzuk a fásszárúak levelein megülepedett por mennyiségét és szemcseméret-eloszlását, alapul véve a levélfelszín fajspecifikus eltéréseit. Konzorciumi tagként a Pannon Breeding projektben kutatásokat folytatunk fémszennyezett talajokon, vizsgálva a lágy- és fás szárú fajok fitoremediációs képességét. Az MTA-DE Lendület Funkcionális és Restaurációs Ökológiai Kutatócsoportban az elméleti ökológiai kutatások és gyakorlati élőhely-rekonstrukciós tevékenységek harmonizálásán dolgozunk, míg közösségszerveződési elméletek tesztelése nyomán ajánlásokat fogalmazunk meg az élőhely-rekonstrukciós programok (költség)hatékonyságának növelésére.
Szakmódszertan
A szakmódszertani részlegen a klímaváltozáshoz jelentősen hozzájáruló energiafelhasználás mögött húzódó társadalmi energiatudatosság jellegét becsüljük kérdőíves felméréssel, három felsőoktatási intézmény kezdő és végzős tanárszakos hallgatói körében.
A kutatási témáknak már középiskolásként is részese lehetsz, ha részt veszel a Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Karának Nyári Táborában, de az Intézetünk által koordinált szakok egyetemi hallgatójaként is. Kutass velünk, hogy együtt tanulhassunk!