Oznaka poročila: ARRS-RPROJ-ZP-2013/96 ZAKLJUČNO POROČILO RAZISKOVALNEGA PROJEKTA A. PODATKI O RAZISKOVALNEM PROJEKTU 1.Osnovni podatki o raziskovalnem projektu Šifra projekta Jl-2133 Naslov projekta Picromerus bidens - Nezara viridula: modelna študija odnosa predator-plen kot osnova biološke kontrole invazivnih vrst žuželk Vodja projekta 691 Andrej Čokl Tip projekta J Temeljni projekt Obseg raziskovalnih ur 4650 Cenovni razred B Trajanje projekta 05.2009 - 04.2012 Nosilna raziskovalna organizacija 105 Nacionalni inštitut za biologijo Raziskovalne organizacije -soizvajalke Raziskovalno področje po šifrantu ARRS 1 NARAVOSLOVJE 1.03 Biologija 1.03.01 Zoologija in zoofiziologija Družbenoekonomski cilj 08. Kmetijstvo 2.Raziskovalno področje po šifrantu FOS1 Šifra 1.06 -Veda 1 Naravoslovne vede - Področje 1.06 Biologija B. REZULTATI IN DOSEŽKI RAZISKOVALNEGA PROJEKTA 3.Povzetek raziskovalnega projekta2 SLO Projekt je usmerjen k doseganju štirih ciljev in sicer (a) pridobiti podatke o razširjenosti plenilca P. bidens in plena, invazivne vrste N. viridula v Sloveniji, (b) oceniti kapaciteto plenilstva P. bidens za N. viridula v Sloveniji, (c) opisati komunikacijske signale plenilca P. bidens in (d) raziskati vedenjske odzive plena in plenilca na vibracijske signale druge vrste. (a) Spremljanje stanja prisotnosti vrst P. bidens in N. viridula je potekalo v načrtovanih terminih. Na izbranih lokacijah na Črnem Kalu in na robu Vipavske doline ter v Prekmurju ob meji z Madžarsko nismo našli v celotnem obdobju plenilske vrste P. bidens, N. viridula pa je bila prisotna pod Kraškim robom in v notranjosti Vipavske doline. Izjemnega pomena pa je bila najdba stenic te vrste septembra leta 2012 na obrobju Ljubljane kar kaže na njeno invazivnost in obstoj pogojev za razširitev v notranjost Slovenije. V povezavi z Prof. Dr. Gaborjem Szocsem z Madžarske Akademije znanosti in umetnosti v Budimpešti smo tudi sledili razširjanju te škodljive vrste z Madžarske na kmetijsko intenzivna področja severno-vzhodnega roba Slovenije. (b) Čeprav podatki iz literature (De Clercq e tal., 2004, Braz. J. Biol. 64(3A):459-463) o plenilstvu sorodne vrste Podisus maculiventris na različnih razvojnih stadijih vrste N. viridula potrjujejo našo hipotezo, da so roparske stenice poddružine Asopinae primeren plenilec jajc, larv, nimf in odraslih stenic vrste N. viridula pa glede na redkost populacije plenilca P. bidens v Sloveniji le-ta ne predstavlja pomembnejšega potencialnega faktorja biološke kontrole v naravnem okolju. (c) Ta del programa je bil presežen in v letu 2011 je izšel članek (Čokl et al. Central European Journal of Biology, online) v katerem so avtorji opisali širok repertoar signalov in mehanizmov za njih produkcijo pri vrsti P. bidens. Poleg tega so v okviru bilateralnega projekta znanstveno tehničnega sodelovanja med Brazilijo in Slovenijo (BI-BR/10-12-003) člani projektne skupine razširili s sodelavci EMBRAPA inštituta iz Brasilie (Brazilija) raziskave tudi na sorodno vrsto Podisus nigrispinus. V tisku v reviji Physiol. Entomol. je tudi članek o vedenju in komunikaciji vrste Podisus nigrispinus avtorjev Laumann R., Kavčič A., Blassioli-Moraes M.C., Borges M in Čokl A. (d) Prve analize poskusov tako na rastlini kot v umetnem okolju (membrana zvočnika) kažejo na to, da se samci N. viridula odzivajo na nekatere vibracijske signale plenilskih vrst stenic z emisijo napeva dvorjenja. Povečane aktivnosti ali pa usmerjenega gibanju proti viru signala nismo registrirali. Poskuse z odzivnostjo P. bidens na signale N. viridula, ki smo jih načrtovali v laboratorijih All-Russian Plant Quarantine Center v Moskvi (Rusija), nismo izvedli zaradi zasedenosti njihovih laboratorijev. Ta del programa smo nadomestili z poglobljenimi raziskavami odzivnosti plena (N. viridula) na signale plenilca (P. bidens) v okviru doktorske disertacije mlade raziskovalke Andreje Kavčič. ANG Project was directed to achieve four main goals: (a) to obtain data on the presence of the predator P. bidens and the invasive prey species N. viridula in Slovenia, (b) to get data on predation capacity of P. bidens on N. viridula in Slovenia, (c) to describe communication signals of the predator P. bidens and (d) to investigate behaviour responses of the prey and predator on the vibratory signals of the alien species. (a) Monitoring of P. bidens and N.viridula was conducted in planned periods. At chosen locations at Črni Kal, at the edge of Vipava valley and at the border with Hungary we have not found P. bidens in the whole time of monitoring while N. viridula was present below Kraški rob and inside Vipava valley. Most important was identification of the latter species in the autumn 2012 at the edge of Ljubljana indicating species invasive character as well as potential invasion inside Slovenia. In collaboration with Prof. Dr. Gabor Szocs from the Hungarian Academy of Science and art in Budapest we followed spread of the species from Hungary to intensive agricultural regions at the north-east edge of Slovenia. (b) Although results of the study (De Clercq et al., 2004, Braz. J. Biol. 64(3A):459-463) on predation of the related species P. maculiventris on different larval stages of N. viridula confirm our hypothesis that predatory stink bugs are suitable predator on eggs, larvae, nymphs and adults of the species N. viridula, we can conclude that due to low abundance of P.bidens in Slovenia the latter species does not represent a relevant factor in biological control in natural conditions. (c) More results than planned have been achieved within this part of the project program. In 2011 the article was published on description of the broad signal repertoire in mechanisms for their production in the species P. bidens (Čokl et al., Central Europ. J. Biol). In the frame of the bilateral project on scientific and technological cooperation between Brazil and Slovenia (BI-BR/10-12) members of the project group enlarged with colleagues from EMBRAPA Institute in Brasilia studies on the related species P. nigrispinus. The article of the authors Laumann R, Kavčič A., Blassioli-Moraes M.C., Borges M. and Čokl A. on behaviour and communication of the P. nigrispinus species is in print in the journal Physiol. Entomol. (d) The first analyses on the plant and in artificial surroundings (loudspeaker membrane) show that N. viridula males respond to certain vibratory signals of the predatory species by the emission of the courtship song. Increased activity or directional movement to the source of signals has not been observed. Experiments on P. bidens responses to N. viridula as planned in the laboratories of the All-Russian Plant Quarantine Center in Moscow (Russia) have not been conducted due to their occupied laboratories. This part of the program has been replaced with more intensive studies of the prey (N. viridula) responses on the predator (P. bidens) signals in the frame of the PhD thesis of the young researcher Andreja Kavčič. 4.Poročilo o realizaciji predloženega programa dela na raziskovalnem projektu3 Projekt z naslovom »Picromerus bidens-Nezara viridula: modelna študija odnosa plenilec-plen kot osnova kontrole invazivnih vrst žuželk« (J1-2133-0105) je bil usmerjen k doseganju štirih ciljev in sicer (a) pridobiti podatke o razširjenosti plenilca Picromerus bidens in plena, invazivne vrste Nezara viridula v Sloveniji, (b) oceniti kapaciteto plenilstva P. bidens za N. viridula v Sloveniji, (c) opisati komunikacijske signale plenilca P. bidens in (d) raziskati vedenjske odzive plena in plenilca na vibracijske signale druge vrste. Izvajanje projekta je potekalo v skladu z programom ne glede na manjše modifikacije in prilagoditve kot posledica temeljnega raziskovanja. Delo je potekalo v štirih smiselnih sklopih. (I) Razširjenost vrst N. viridula in P. bidens v Sloveniji. V okviru tega sklopa smo postavili hipotezi, da se je (a) vrsta N. viridula razširila v notranjost Slovenije in (b) da se nahaja vrsta P. bidens tudi na področju Črnega kala in v Prekmurju. Spremljanje stanja prisotnosti vrst P. bidens in N. viridula je potekalo v načrtovanih terminih. Na izbranih lokacijah na Črnem Kalu in na robu Vipavske doline ter v Prekmurju ob meji z Madžarsko nismo našli v celotnem obdobju plenilske vrste P. bidens, N. viridula pa je bila prisotna pod Kraškim robom in v notranjosti Vipavske doline. Čeprav slednje vrste nismo našli v Prekmurju pa je izjemnega pomena najdba stenic vrste N. viridula septembra leta 2011 na obrobju Ljubljane. To potrjuje postavljeno hipotezo o njeni invazivnosti in potencialnem razširjanju na kmetijsko intenzivna področja v notranjosti Slovenije in Prekmurju. Ogroženost Prekmurja je bila potrjena tudi z podatki o njeni prisotnosti na zahodu Madžarske. Te podatke smo dobili v povezavi z Prof. Dr. Gaborjem Szocsem z Madžarske Akademije znanosti in umetnosti v Budimpešti. Prisotnost plenilske vrste P. bidens nismo mogli potrditi na preiskanih področjih tako, da svoje hipoteze o njeni razširjenosti na areale z vrsto N. viridula nismo mogli potrditi. (II) Ocena kapacitete plenilstva vrste P.bidens za vrsto N. viridula V okviru tega sklopa smo postavili hipotezo, da se P. bidens prehranjuje z larvami in odraslimi osebki vrste N. viridula. Ker v naravi nismo našli na preiskanih področjih plenilca vrste P. bidens nismo mogli izvesti eksperimentalnega dela na podlagi katerega bi lahko podali kvantitativne podatke o kapaciteti plenilstva vrste N. viridula s strani P. bidens. V času izvajanja projekta je Nacionalni inštitut za biologijo na pobudo projektne skupine sklenil sporazum o znanstveno-tehničnem sodelovanju z Vse-ruskim karantenskim centrom za rastline v Moskvi v okviru katerega so sodelavci skupine opravili poskuse stenicami vrste P. bidens, ki jih gojijo na tem inštitutu. Zaradi časovnih omejitev dela pa so bili izvedeni le poskusi z registracijo vibracijskih signalov te vrste, ki jih opisujemo v okviru tretjega sklopa. Ob koncu projekta tako lahko podamo le oceno kapacitete potencialnega plenilstva P. bidens za N. viridula v Sloveniji. Čeprav podatki iz literature (De Clercq e tal., 2004, Braz. J. Biol. 64(3A):459-463) o plenilstvu sorodne vrste Podisus maculiventris na različnih razvojnih stadijih vrste N. viridula potrjujejo našo hipotezo, da so roparske stenice poddružine Asopinae primeren plenilec jajc, larv, nimf in odraslih stenic vrste N. viridula pa glede na redkost populacije plenilca P. bidens v Sloveniji le-ta verjetno ne predstavlja pomembnejšega potencialnega faktorja biološke kontrole v naravnem okolju. (III) Komunikacijski vibracijski signali vrste P. bidens V okviru tega sklopa programa smo postavili hipotezo, da samci vrste P. bidens oddajajo vrstno specifične vibracijske signale z enakimi mehanizmi za proizvodnjo zvoka kot je bilo opisano za sorodno vrsto Podisus maculiventris (Žunič et al., Ann. Entomol. Soc Am. 2008, 101(6),1169-1178). Hipotezo smo potrdili in ta del programa razširili tudi na sorodno Neotropsko vrsto roparskih stenic Podisus nigrispinus. V letu 2011 je izšel članek (Čokl et al. Central Eur. J. Biol. 2011, 6(3), 431-439) v katerem so avtorji opisali širok repertoar signalov in mehanizmov za njih produkcijo pri vrsti P. bidens. Eksperimentalno delo je bilo opravljeno na osebkih laboratorijske kolonije vrste P. bidens v laboratorijih Vse-ruskega karantenskega centra za rastline v Moskvi. Kot prvi smo v okviru programa projekta registrirali komunikacijske vibracijske signale roparski stenic te vrste s pomočjo nihanja ne-resonirajoče membrane nizko-srednje tonskega zvočnika. Za razliko od prej preiskanih vrst poddružine Asopinae oddajajo te signale tudi samice. Signale proizvajajo tako samci kot samice z nihanjem zadka in z tremulacijo. Medtem, ko so prvi vrstno in spolno specifični, pa razlik v časovnih in frekvenčnih parametrih nismo našli pri tremulacijskih signalih. Signali proizvedeni z nihanjem zadka so nizko frekvenčni z največ emitirane energije okrog 100 Hz oz. pod 600 Hz. Po drugi strani pa se spektri tremulacijskih signalov raztezajo v območje do 4 kHz. Značilnost vibracijskih signalov proizvedenih z nihanjem zadka je tudi obstoj več vrhov frekvenčnega spektra pri čemer lahko vsak od njih postane dominanten v isti sekvenci. To postane najbolj očitno v primeru rivalnega oglašanja samcev, ko alternirata s signali različnih dominantnih frekvenc. Te raziskave so bile nadgradnja študije prenosa tremulatornih signalov sorodne vrste roparskih stenic P. maculiventris skozi rastline (Čokl et al., Centr. Eur. J. Biol., 2009, 4(4), 585-594), v katerem smo dokazali, da rastlina zaradi svojih mehanskih lastnosti bistveno spremeni predvsem frekvenčne karakteristike tremulacijskih signalov. Kot low-pass filter močno duši frekvence nad 400 Hz in poudari nizko-frekvenčni del pod 100 Hz. V tem delu spektra se nahaja več vrhov, ki postanejo dominantni na predvidljivih oddaljenostih od izvora vibracij. Medtem, ko 4 Hz vrh prevladuje na razdaljah med 20 in 40 cm od vira, pa 10 Hz vrh prevladuje na razdaljah do 20 in nad 40 cm. Tako smo kot prvi opisali možen mehanizem za določanje razdalje do partnerja, ki na rastlini oddaja signale. V času izvajanja projekta so člani projektne skupine razširili v okviru bilateralnega projekta znanstveno tehničnega sodelovanja med Brazilijo in Slovenijo (BI-BR/10-12-003) raziskave na sorodno vrsto Podisus nigrispinus. S sodelavci EMBRAPA inštituta iz Brasilie (Brazilija) smo v letu 2013 objavili v reprezentativni reviji članek o reproduktivnem vedenju in vibracijski komunikaciji neotropske vrste roparskih stenic P. nigrispinus (Laumann et al., Physiol. Entomol., 2013, 38(1), 71-80). V tem delu so natančno opisali vedenjske stopnje v času parjenja in z njimi povezane emisije vrstno in spolno specifičnih signalov. Za razliko od rastlinskih stenic sorodne poddružine Pentatominae njihovi signali nimajo pozivne funkcije, kar je verjetno posledica življenja v skupini. Za tremulacijske signale smo dokazali, da imajo lahko funkcijo signaliziranja prisotnosti na rastlini ali pa alarmiranja. Tudi pri tej vrsti smo dokazali, da so nizkofrekvenčne značilnosti posledica mehanskih lastnosti zelenih rastlin, ki delujejo kot »low-pass« filter. Rezultati te študije so tudi odprli pomembno vprašanje o interakciji med vibracijskimi in kemičnimi signali ter njih sinergijo v času parjenja na rastlini. (IV) Vpliv vibracijskih komunikacijskih signalov plenilca (plena) na vedenje plena (plenilca) Raziskave v okviru tega sklopa so potekale v okviru doktorskega študija mlade raziskovalke Andreje Kavčič. Postavili smo hipotezi in sicer (a) da vibracijsko orientacijo P. bidens k plenu omogočajo vibracijski signali plena in (b) da vibracijski signali P. bidens vplivajo na vedenje in oddajanje signalov vrste N. viridula. Prvo hipotezo nismo uspeli testirati zaradi časovnih omejitev in zasedenosti laboratorijev Vse-ruskega karantenskega centra za rastline v Moskvi tako, da jih načrtujemo v laboratorijih EMBRAPA inštituta v Braziliji na sorodnih vrstah P. nigrispinus in E. heros. Po drugi strani pa smo v okviru doktorskega študija mlade raziskovalke poglobili študije vpliva signalov vrste P. bidens na vedenje in oglašanje plena N. viridula. Prve analize rezultatov teh poskusov tako na rastlini kot v umetnem okolju (membrana zvočnika) kažejo na to, da se samci N. viridula odzivajo na nekatere vibracijske signale plenilskih vrst stenic z emisijo napeva dvorjenja. Povečane aktivnosti ali pa usmerjenega gibanju proti viru signala nismo registrirali. Eksperimentalni del poskusov je končan, disertacija in članek so v pripravi. S.Ocena stopnje realizacije programa dela na raziskovalnem projektu in zastavljenih raziskovalnih ciljev4 Projekt je bil zastavljen na ideji o interakciji plenilca in plena v naravi s pomočjo oz. na podlagi vibracijskih komunikacijskih signalov obeh vrst. Da bi raziskali ta fenomen smo načrtovali raziskave (a) prisotnosti plenilca (Picromerus bidens) in plena (Nezara viridula) na območjih Kraškega roba, Vipavske doline in mejnega področja z Madžarsko, (b) vibracijske komunikacije vrste P. bidens, (c) odzive obeh vrst na vibracijske signale druge vrste ter (d) ocene kapacitete plenilstva v Sloveniji. Postavili smo hipoteze, da (a) se invazivna vrsta N. viridula širi v Slovenijo in da se areali obeh vrst vsaj na nekaterih področjih stikajo, (b) da neraziskana vrsta P. bidens tudi komunicira z vibracijskimi signali, (c) da se vrsti odzivata na signale druge vrste in (d) da P.bidens predstavlja potencialno pomemben faktor biološke kontrole v Sloveniji. Potrdili smo hipotezo (a) o razširjanju vrste N. viridula v notranjost Slovenije nismo pa mogli potrditi hipoteze o stičnih arealih, potrdili smo hipotezo (b) da P.bidens komunicira z vibracijskimi signali, potrdili smo (c) hipotezo o medsebojni odzivnosti na primeru odgovor N. viridula na signale plenilca P. bidens in (d) na podlagi nizke gostote populacije vrste P. bidens ovrgli hipotezo o njegovem večjem pomenu pri biološki kontroli v Sloveniji. Projekt je bil kot temeljna raziskava realiziran v skladu z programom. Zastavljeni cilji so bili realizirani in v nekaterih segmentih tudi preseženi. Izjema je studij vpliva vibracijskih signalov plena (N. viridula) na vedenje plenilca (P. biderns). Zaradi objektivnih razlogov bodo ti poskusi izvedeni na EMBRAPA inštitutu v Braziliji v okviru bilateralnega projekta. 6.Utemeljitev morebitnih sprememb programa raziskovalnega projekta oziroma sprememb, povečanja ali zmanjšanja sestave projektne skupine5 Spremembe programa niso bile potrebne. V letu 2012 je bil v soglasju z ARRS vključen v projektno skupino Jernej Polajnar zaradi specifičnih znanj na področju biomehanike rastlin ter odnosa rastlina-žuželka v kontekstu komunikacije preko podlage. 7.Najpomembnejši znanstveni rezultati projektne skupine6 Znanstveni dosežek 1. COBISS ID 2350159 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Plenilska vrsta Picromerus bidens komunicira na različnih frekvenčnih nivojih. ANG Predatory bug Picromerus bidens communicates at different frequency levels Opis SLO V članku so avtorji kot prvi opisali vibracijske signale vrste Picromerus bidens katerih frekvenčne značilnost odsevajo mehanizem njihove produkcijer ter omogočajo komunikacijo v različnih frekvenčnih pasovih. ANG In the article as first described vibratory signals of the species Picromerus bidens that are characterized by different frequency characteristics as consequence of different vibration producing mechanisms. Such signals enable communicatioon in different frequency bands. Objavljeno v Central European Science Journals; Central European journal of biology; 2011; Vol. 6, no. 3; str. 431-439; Impact Factor: 1.000;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.096; Avtorji / Authors: Čokl Andrej, Žunič Alenka, Virant-Doberlet Meta Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 2. COBISS ID 2128463 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Prenos tremulacijskih signalov vrste Podisus maculiventris po rastlinah ANG Transmission of Podisus maculiventris tremulatory signals through plants Opis SLO Avtorji so v članku kot prvi opisali tremulacijske signale vrste Podisus maculiventris in dokazali vpliv medija (rastline) na njih frekvenčne in amplitudne lastnosti. ANG The authors as first described tremulatory signals of the species Podisus maculiventris and demonstreated the effect of the medium (plant) on their spectral and amplitude characteristics. Objavljeno v Central European Science Journals; Central European journal of biology; 2009; Vol. 4, no. 4; str. 585-594; Impact Factor: 0.915;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.031; Avtorji / Authors: Čokl Andrej, Žunič Alenka, Millar Jocelyn G. Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 3. COBISS ID 2397263 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Razpoznavanje vrste med komunikacijo preko podlage pri Nezara viridula (L.) (Pentatomidae: Heteroptera) ANG Species recognition during substrate-borne communication in Nezara viridula (L.) (Pentatomidae: Heteroptera) Opis SLO Avtorji so v članku prikazali pomen frekvenčnih, amplitudnih in časovnih karakteristik vibracijskih signalov za razpoznavanje identitete partnerja, ki te signale oddaja. Časovni parametri v okviru poddružine Pentatominae igrajo pomembnejšo vlogo kot frekvenčne značilnosti. ANG The authors demonstrated in the article the role of frequency, amplitude and time characteritics of vibratory signals for identification of partner that emits them. Time parameters are in the frame of the subfamily Pentatominae more important than frequency characteristics. Plenum; Journal of insect behavior; 2011; Vol. 24, no. 6; str.468-487; Objavljeno v Impact Factor: 0.963;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 1.185; Avtorji / Authors: Žunič Alenka, Virant-Doberlet Meta, Čokl Andrej Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 4. COBISS ID 2404175 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Signali za določanje identitete vrste ANG Species identity cues Opis SLO V članku so avtorji opisali pomen posameznih parametrov vibracijksih signalov za razpoznavanje vrste v času komuniciranja preko podlage. ANG The authors described in the article the role of different parameters of signals that are im,portant for species recognition during substrate-borne vibratory communication. Objavljeno v Oxford University Press;Oxford University Press.;Oxford University Press; Behavioral ecology; 2011; Vol. 22; str. 1209-1217; Impact Factor: 3.083;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 1.303; A': 1; Avtorji / Authors: De Groot Maarten, Čokl Andrej, Virant-Doberlet Meta Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 5. COBISS ID 2502735 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Resonanca v steblih zelenih rastlin kot faktor pri vibracijskih komunikaciji stenic družine Penttatomidae (Heteroptera: Penttaomidae) ANG Resonance in herbaceous plant stems as a factor in vibrational communication of pentatomid bugs (Heteroptera: Pentatomidae) Opis SLO V reviji najvišjega ranga so avtorji kot prvi dokazali, da so nihanja amplitude vibracijskih signalov na poti po steblu posledica resonnačnih lastnosti rastline. Delo je izjemno pomembne dosežek na področki interakcije med rastlino in žuželko v času komuniciranja preko podlage. ANG In the top line journal of the field the authors as first proved that amplitude oscillations of vibratory signals during transmission through plant' stems are consequence of plant's resonnace properties. This work represents the most important achievement in the field of insect-plant interactions during substrrate-borne vibratory communication. Objavljeno v The Royal Society; Journal of the Royal Society interface; 2012; Vol. 9, no. 73; str. 1898-1907; Impact Factor: 4.402;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.271; A'': 1;A': 1; Avtorji / Authors: Polajnar Jernej, Svenšek Daniel, Čokl Andrej Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek Najpomembnejši družbeno-ekonomski rezultati projektne skupine7 Družbeno-ekonomski dosežek 1. COBISS ID 750199 Vir: vpis v poročilo Naslov SLO Razpoznavanje, proženje in lokalizacija pri hemipterih s pomočjo vibracijskih signalov: doktorsko delo ANG Recognition, search initiation and localization in hemipteran species mediated by vibratory signals: doctoral dissertation Opis SLO V doktorski disertaciji je pod mentorskim vodstvom prof. Andreja Čokla doktorand Maarten De Groot opisal različne fenomene vibracijske komunikacije pri hemipterih. ANG In the PhD thesis the PhD student Maarten De Groot, tutored by Prof. Andrej Čokl described different phenomena of vibratory communication in Hemiptera. Šifra D.09 Mentorstvo doktorandom Objavljeno v Razvidno v arhivih ARRS, Univerze v Ljubljani in Nacionalnega inštituta za biologijo v Ljubljani Tipologija 2.08 Doktorska disertacija 2. COBISS ID 3144463 Vir: vpis v poročilo Naslov SLO Urednica revije Bulletin of Entomological Research ANG Editor of the journal Bulletin of Entomological Research Opis SLO Sodelavka projektne skupine je urednica mednarodne znanstvene revije Bulletin of Entomological Research. ANG Member of the project team is editor of the international scientific journal Bulletin of Entomological Research. Šifra C.04 Uredništvo mednarodne revije Objavljeno v Bulletin of Entomological Research, Virant-Doberlet, Meta (2005-). London: Commonwealth Bureau of Entomology. ISSN 0007-4853 Tipologija 1.24 Bibliografija, kazalo ipd. 9.Drugi pomembni rezultati projetne skupine8 Projektna skupina je v okviru bilateralnega sodelovanja z EMRAPA inštitutom iz Brasilie (Brazilija) poglobila raziskave medvrstne komunikacije še na neotropsko vrsto roparskih stenic Podisus nigrispinus. Primerjalni podatki o signalih več različnih vrst roparskih stenic so osnova raziskovalnega dela mlade raziskovalke Andreje Kavčič, katere cilj je ovrednotiti potencialno privlačnost ali odbojnost med plenom in plenilcem na podlagi signaliziranja preko podlage. Skupina je navezala stike z raziskovalci Ves-ruskega inštituta za karanteno rastlin v Moskvi, kar ji omogoča delo na vrsti P. bidens. Posebnega pomena je tudi sodelovanje z Madžarsko Akademije znanosti in umetnosti v Budimpešti, ki nam je omogočila vpogled na prisotnost invazivne vrste N. viridula na širšem prostoru ob meji Slovenije z Madžarsko. Na podlagi izkušenj na področju vedenja in komunikacije žuželk so se sodelavci projektne skupine vključili v EU projekt Q-DETECT, ERA-NET projekt BICOPOLL, ter koordinirajo bilateralne projekte znanstveno-tehničnega sodelovanja s sorodnimi ustanovami v Braziliji (EMBRAPA, Brasilia), Turčiji (Ondokuz Mayis Univerza Samsun), Italiji (Research and Innovation Centre-Fondazione Edmund Mach, S. Michele all'Adige) in ZDA (University of California, Riverside). lO.Pomen raziskovalnih rezultatov projektne skupine9 10.1.Pomen za razvoj znanosti10 SLO Komunikacija je temeljni fenomen v naravi, ki omogoča tako solitarno kot socialno življenje. Komunikacija je po definiciji proces izmenjave informacije med oddajnikom in sprejemnikom spomočjo signalov različnih modalitet. Modalitete so prilagojene mediju po katerem se signali prevajajo. Čeprav je komunikacija z vibracijskimi signali izvorna oblika izmenjave informacij, pa je šele tehnološki napredek pri razvoju občutljivih nekontaktnih metod za registracijo zadnjih desetletij omogočil poglobljene raziskave tega fenomena. Večina raziskav je bila omejena na komunikacijo povezano s spolnim vedenjem, bistveno manj pa je znanega o stranskem učinku te komunikacije, to je privabljanju plenilcev. Raziskava opravljena v okviru tega projekta je zato ena prvih, ki pojasnjuje to možnost na modelu plenilske vrste in plena, ki sta predstavnika iste družine stenic (Heteroptera: Pentatomidae). Rezulatati študije so kot prvi pokazali vso širino repetroarja vibracijskig signalov (signalov, ki se prevajajo po podlagi) roparskih stenic, njih različne načine proizvajanja in različnih frekvenčnih, časovnih in amplitudnih karakteristik. Zelo pomembno z znanstvenega stališča je tudi spoznanje, da je vrstno specifična struktura napeva relativen pojem, ker se karakteristike vibracijskih signalov lahko spremene med prenosom po rastlini lahko spremene do takšne mere, da jih posameznik napačno razpozna za svoje in odgovori nanje. Slednje je lahko v primeru relacije plenilec-plen usodno. ANG Communication is the basic phenomenon enabling solitary and social life. By the definition is communication the process of information exchange between sender and receiver by signals of different modalities. Modalities are adapted to the medium through which signals are transmitted. Although vibratory communication is primordial way of information exchange were the intensive studies of this phenomenon enabled only in the last decades by increased technological development of sensitive non-contact recording techniques. Most investigations have been connected with mating behaviour and significantly less is known on the other hand on the side effect of this communication, i.e. attracting of predators. The study conducted in the frame of this project is thus one of the first that shows such a possibility in a predator-prey model on species from the same Heteroptera family (Pentatomidae). The results of the study demonstrated the broad repertoire of predatory stinkbugs vibratory (substrate-borne) signals, their various ways of production and different frequency, time and amplitude characteristics. From the scientific point of view is most important recognition that species specificity of signal structure is relative because the characteristics of vibratory signals may change during tranbsmission through a plant to that extent, that an individual recognizes them as conspecific emissions and responds to them. The latter may be a fatal mistake in the case of predator-prey relation. 10.2.Pomen za razvoj Slovenije11 SLO Rezultati raziskav okviru projekta so pomembni za razvoj Slovenije na več nivojih. Ocenili smo prisotnost plenilske vrste Picromerus bidens na področjih, na katerih se naseljuje njihov potencialni plen, to je škodljiva invazivna vrsta stenic Nezara viridula. Zelo pomembno odkritje je njen pojav v okolici Ljubljane, ki kaže na njeno zmožnost razširjanja na kmetijsko intenzivna področja v notranjosti Slovenije. Pomembno odkritje na tem nivoju je tudi ocena, da je zaradi redke poseljenosti plenilca njegova vloga v biološki kontroli v naravnih razmerah manj pomembna. Raziskave v okviru tega projekta so povezale znanstvenike in strokovnjake sorodnih inštitucij iz Brazilije in Rusije ter tako omogočile izmenjavo znanja, izkušenj in tehnologije tudi v bodoče. Nič manj ni pomembno usposabljanje mlade raziskovalke na tem področju in prenos znanja na študente različnih stopenj izobrazbe v obliki predavanj. Končno je projektna skupina tudi optimizirala metodo laserske vibrometrije za zaznavanje nizko amplitudnih vibracij z različnih delov rastli, ki ne prenesejo uporabe kontaktnih metod registriranja vibracijskih signalov. ANG The results of investigation within this project are important for development of Slovenia at different levels. We estimated the presence of the predatory stinkbug species Picromerus bidens at areas with their potencial prey, i.e. the invasive stinkbug pest species Nezara viridula. Most important is identification of the latter species around Ljubljana indicating its potential to invade agriculturaly intensive regions inland Slovenia. As an important achievemnt for development of Slovenia is estimation of low relevance of the predator P. bidens as teh factor of biological control in the field due to its low abundity. Research in the frame of this project joined scientists of related institutions from Brazil and Russia to enable the echange of knowledge, know-how and technology also in the future. Not less is important that the young researcher as PhD student gained knowledge in the field and that the latter has been transferred through lectures to students at different levels. Finally the project group optimized the laser vibrometry methode for registration of low amplitude vibrations from different parts of a plant that do not allow the use of any contact methodes for registration of vibratory signals. ll.Samo za aplikativne projekte in podoktorske projekte iz gospodarstva! Označite, katerega od navedenih ciljev ste si zastavili pri projektu, katere konkretne rezultate ste dosegli in v kakšni meri so doseženi rezultati uporabljeni Cilj F.01 Pridobitev novih praktičnih znanj, informacij in veščin Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov 1 d F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.03 Večja usposobljenost raziskovalno-razvojnega osebja Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.04 Dvig tehnološke ravni Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.05 Sposobnost za začetek novega tehnološkega razvoja Zastavljen cilj o da o ne Rezultat Uporaba rezultatov d F.06 Razvoj novega izdelka Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.07 Izboljšanje obstoječega izdelka Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.08 Razvoj in izdelava prototipa Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov 1 d F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.11 Razvoj nove storitve Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov 1 d F.12 Izboljšanje obstoječe storitve Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov F.13 Razvoj novih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.14 Izboljšanje obstoječih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov 1 d F.15 Razvoj novega informacijskega sistema/podatkovnih baz Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.16 Izboljšanje obstoječega informacijskega sistema/podatkovnih baz Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.17 Prenos obstoječih tehnologij, znanj, metod in postopkov v prakso Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov 1 d F.18 Posredovanje novih znanj neposrednim uporabnikom (seminarji, forumi, konference) 1 Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.19 Znanje, ki vodi k ustanovitvi novega podjetja ("spin off") Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.20 Ustanovitev novega podjetja ("spin off") Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.21 Razvoj novih zdravstvenih/diagnostičnih metod/postopkov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat Uporaba rezultatov d F.22 Izboljšanje obstoječih zdravstvenih/diagnostičnih metod/postopkov Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.23 Razvoj novih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.24 Izboljšanje obstoječih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.25 Razvoj novih organizacijskih in upravljavskih rešitev Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.26 Izboljšanje obstoječih organizacijskih in upravljavskih rešitev Zastavljen cilj O da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.27 Prispevek k ohranjanju/varovanje naravne in kulturne dediščine Zastavljen cilj o DA O NE Rezultat 1 d Uporaba rezultatov 1 d F.28 Priprava/organizacija razstave Zastavljen cilj o da o ne Rezultat 1 d Uporaba rezultatov 1 d F.29 Prispevek k razvoju nacionalne kulturne identitete Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov F.30 Strokovna ocena stanja Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.31 Razvoj standardov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.32 Mednarodni patent Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov F.33 Patent v Sloveniji Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.34 Svetovalna dejavnost Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.35 Drugo Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d Komentar 12.Samo za aplikativne projekte in podoktorske projekte iz gospodarstva! Označite potencialne vplive oziroma učinke vaših rezultatov na navedena področja Vpliv Ni vpliva Majhen vpliv Srednji vpliv Velik vpliv G.01 Razvoj visokošolskega izobraževanja G.01.01. Razvoj dodiplomskega izobraževanja O o o o G.01.02. Razvoj podiplomskega izobraževanja o o o o G.01.03. Drugo: o o o o G.02 Gospodarski razvoj G.02.01 Razširitev ponudbe novih izdelkov/storitev na trgu o o o o G.02.02. Širitev obstoječih trgov o o o o G.02.03. Znižanje stroškov proizvodnje o o o o G.02.04. Zmanjšanje porabe materialov in energije o o o o G.02.05. Razširitev področja dejavnosti o o o o G.02.06. Večja konkurenčna sposobnost o o o o G.02.07. Večji delež izvoza o o o o G.02.08. Povečanje dobička o o o o G.02.09. Nova delovna mesta o o o o G.02.10. Dvig izobrazbene strukture zaposlenih o o o o G.02.11. Nov investicijski zagon o o o o G.02.12. Drugo: o o o o G.03 Tehnološki razvoj G.03.01. Tehnološka razširitev/posodobitev dejavnosti o o o o G.03.02. Tehnološko prestrukturiranje dejavnosti o o o o G.03.03. Uvajanje novih tehnologij o o o o G.03.04. Drugo: o o o o G.04 Družbeni razvoj G.04.01 Dvig kvalitete življenja o o o o G.04.02. Izboljšanje vodenja in upravljanja o o o o G.04.03. Izboljšanje delovanja administracije in javne uprave o o o o G.04.04. Razvoj socialnih dejavnosti o o o o G.04.05. Razvoj civilne družbe O o o o G.04.06. Drugo: o o o o G.05. Ohranjanje in razvoj nacionalne naravne in kulturne dediščine in identitete o o o o G.06. Varovanje okolja in trajnostni razvoj o o o o G.07 Razvoj družbene infrastrukture G.07.01. Informacijsko-komunikacijska infrastruktura o o o o G.07.02. Prometna infrastruktura o o o o G.07.03. Energetska infrastruktura o o o o G.07.04. Drugo: o o o o G.08. Varovanje zdravja in razvoj zdravstvenega varstva o o o o G.09. Drugo: o o o o Komentar 13.Pomen raziskovanja za sofinancerje12 Sofinancer 1. Naziv Naslov Vrednost sofinanciranja za celotno obdobje trajanja projekta je znašala: EUR Odstotek od utemeljenih stroškov projekta: % Najpomembnejši rezultati raziskovanja za sofinancerja Šifra 1. 2. 3. 4. 5. Komentar Ocena 14.Izjemni dosežek v letu 201213 14.1. Izjemni znanstveni dosežek V letu 2012 je bil objavljen v reviji najvišjega ranga (A'' po tipologiji ARRS) članek o interakciji med medijem (rastlino) in oddajnikom vibracijskega signals (žuželka). Avtorji so dokazali, da je resonanca rastline razlog za ne-monotono spreminjanje amplitude signala z večanjem razdalje do vira med transmisijo po steblu. Redno ponavljajoči se vrhovi minimalnih in maksimalnih amplitud signala frekvence okrog 100 Hz ter šibko slabenje signala v mediju omogočajo komunikacijo preko rastline na več metrih razdalje. To delo predstavlja izjemen dosežek na področju razumevanja biofizikalnih pojavov med rastlino in žuželko v času komuniciranja preko podlage. POLAJNAR, Jernej, SVENŠEK, Daniel, ČOKL, Andrej. Resonance in herbaceous plant stems as a factor in vibrational communication of pentatomid bugs (Heteroptera: Pentatomidae). Journal of the Royal Society interface, 2012, vol. 9, no. 73, str. 1898-1907. [COBISS.SI-ID 2502735] 14.2. Izjemni družbeno-ekonomski dosežek Družbeno ekonomski dosežki kot posledica raziskav v okviru temeljnega projekta so srednjeročni in sicer na področju kmetijstva (biološko zatiranje škodljivcev), visokošolskega izobraževanja ter splošnega napredka znanja na področju bioloških in kmetijskih ved. C. IZJAVE Podpisani izjavljam/o, da: • so vsi podatki, ki jih navajamo v poročilu, resnični in točni • se strinjamo z obdelavo podatkov v skladu z zakonodajo o varstvu osebnih podatkov za potrebe ocenjevanja ter obdelavo teh podatkov za evidence ARRS • so vsi podatki v obrazcu v elektronski obliki identični podatkom v obrazcu v pisni obliki • so z vsebino zaključnega poročila seznanjeni in se strinjajo vsi soizvajalci projekta Podpisi: zastopnik oz. pooblaščena oseba i vodja raziskovalnega projekta: raziskovalne organizacije: i Nacionalni inštitut za biologijo Andrej Čokl ŽIG Kraj in datum: Ljubljana |5.3.2013 Oznaka prijave: ARRS-RPROJ-ZP-2013/96 1 Opredelite raziskovalno področje po klasifikaciji FOS 2007 (Fields of Science). Prevajalna tabela med raziskovalnimi področji po klasifikaciji ARRS ter po klasifikaciji FOS 2007 (Fields of Science) s kategorijami WOS (Web of Science) kot podpodročji je dostopna na spletni strani agencije (http://www.arrs.gov.si/sl/gradivo/sifranti/preslik-vpp-fos-wos.asp). Nazaj 2 Napišite povzetek raziskovalnega projekta (največ 3.000 znakov v slovenskem in angleškem jeziku) Nazaj 3 Napišite kratko vsebinsko poročilo, kjer boste predstavili raziskovalno hipotezo in opis raziskovanja. Navedite ključne ugotovitve, znanstvena spoznanja, rezultate in učinke raziskovalnega projekta in njihovo uporabo ter sodelovanje s tujimi partnerji. Največ 12.000 znakov vključno s presledki (približno dve strani, velikost pisave 11). Nazaj 4 Realizacija raziskovalne hipoteze. Največ 3.000 znakov vključno s presledki (približno pol strani, velikost pisave 11) Nazaj 5 V primeru bistvenih odstopanj in sprememb od predvidenega programa raziskovalnega projekta, kot je bil zapisan v predlogu raziskovalnega projekta oziroma v primeru sprememb, povečanja ali zmanjšanja sestave projektne skupine v zadnjem letu izvajanja projekta, napišite obrazložitev. V primeru, da sprememb ni bilo, to navedite. Največ 6.000 znakov vključno s presledki (približno ena stran, velikost pisave 11). Nazaj 6 Navedite znanstvene dosežke, ki so nastali v okviru tega projekta. Raziskovalni dosežek iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) vpišete tako, da izpolnite COBISS kodo dosežka - sistem nato sam izpolni naslov objave, naziv, IF in srednjo vrednost revije, naziv FOS področja ter podatek, ali je dosežek uvrščen v A'' ali A'. Nazaj 7 Navedite družbeno-ekonomske dosežke, ki so nastali v okviru tega projekta. Družbeno-ekonomski rezultat iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) vpišete tako, da izpolnite COBISS kodo dosežka - sistem nato sam izpolni naslov objave, naziv, IF in srednjo vrednost revije, naziv FOS področja ter podatek, ali je dosežek uvrščen v A'' ali A'. Družbeno-ekonomski dosežek je po svoji strukturi drugačen kot znanstveni dosežek. Povzetek znanstvenega dosežka je praviloma povzetek bibliografske enote (članka, knjige), v kateri je dosežek objavljen. Povzetek družbeno-ekonomskega dosežka praviloma ni povzetek bibliografske enote, ki ta dosežek dokumentira, ker je dosežek sklop več rezultatov raziskovanja, ki je lahko dokumentiran v različnih bibliografskih enotah. COBISS ID zato ni enoznačen, izjemoma pa ga lahko tudi ni (npr. prehod mlajših sodelavcev v gospodarstvo na pomembnih raziskovalnih nalogah, ali ustanovitev podjetja kot rezultat projekta _ - v obeh primerih ni COBISS ID). Nazaj 8 Navedite rezultate raziskovalnega projekta iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) v primeru, da katerega od rezultatov ni mogoče navesti v točkah 7 in 8 (npr. ker se ga v sistemu COBISS ne vodi). Največ 2.000 znakov, vključno s presledki. Nazaj 9 Pomen raziskovalnih rezultatov za razvoj znanosti in za razvoj Slovenije bo objavljen na spletni strani: http://sicris.izum.si/ za posamezen projekt, ki je predmet poročanja Nazaj 10 Največ 4.000 znakov, vključno s presledki Nazaj 11 Največ 4.000 znakov, vključno s presledki Nazaj 12 Rubrike izpolnite / prepišite skladno z obrazcem "izjava sofinancerja" http://www.arrs.gov.si/sl/progproj/rproj/gradivo/, ki ga mora izpolniti sofinancer. Podpisan obrazec "Izjava sofinancerja" pridobi in hrani nosilna raziskovalna organizacija - izvajalka projekta. Nazaj 13 Navedite en izjemni znanstveni dosežek in/ali en izjemni družbeno-ekonomski dosežek raziskovalnega projekta v letu 2012 (največ 1000 znakov, vključno s presledki). Za dosežek pripravite diapozitiv, ki vsebuje sliko ali drugo slikovno gradivo v zvezi z izjemnim dosežkom (velikost pisave najmanj 16, približno pol strani) in opis izjemnega dosežka (velikost pisave 12, približno pol strani). Diapozitiv/-a priložite kot priponko/-i k temu poročilu. Vzorec diapozitiva je objavljen na spletni strani ARRS http://www.arrs.gov.si/sl/gradivo/, predstavitve dosežkov za pretekla leta pa so objavljena na spletni strani http://www.arrs.gov.si/sl/analize/dosez/. Nazaj Obrazec: ARRS-RPROJ-ZP/2013 v1.00 1B-17-2F-FA-BB-3B-C5-31-76-A9-18-F3-F9-98-D5-3D-8A-1F-60-61 0,3 0,2 0,1 60 80 distance (cm) 1 140 V letu 2012 je bil objavljen v reviji najvišjega ranga(A" po tipologiji ARRS) članek o interakciji med medijem (rastlino) in oddajnikom vibracijskega signala (žuželka). POLAJNAR, Jernej, SVENŠEK, Daniel, ČOKL, Andrej. Resonance in herbaceous plant stems as a factor in vibrational communication of pentatomid bugs (Heteroptera: Pentatomidae). Journal of the Royal Society interface, 2012, vol. 9, no. 73, str. 1898-1907. http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2011.0770, doi: 10.1098/rsif.2011.0770. [COBISS.SI-ID 2502735], kategorija: 1A1 (Z1, A'', A'); uvrstitev: SCI, Scopus, MBP; tipologijo je verificiral OSICB Avtorji so dokazali na modelu oddajnika (stenica vrste Nezara viridula, slika desno) in zelene rastline, da je resonanca rastline razlog za ne-monotono spreminjanje amplitude signala z večanjem razdalje do vira med transmisijo po steblu. Redno ponavljajoči se vrhovi minimalnih in maksimalnih amplitud signala (slika desno) frekvence okrog 100 Hz ter njegovo šibko slabenje med prenosom po rastlini omogočajo komunikacijo preko nje na več metrih razdalje. To delo predstavlja izjemen dosežek na področju razumevanja biofizikalnih pojavov med rastlino in žuželko v času komuniciranja preko podlage. 0