Platforma de Cercetare în Biologie şi Ecologie Sistemică

Departamentul de Ecologie Sistemica si Sustenabilitate (DESS) asigura abordarea directiilor strategice si specifice de cercetare care se adreseaza complexitatii ecologice.

Corespunzator directiilor de cercetare, activitatile vor fi organizate pe cinci module, fiecare modul asigurand investigatii specifice:

• Investigare a circuitelor biogeochimice ale elementelor
• Diversitate biologica
• Modulul GIS (Geografical Information System)
• Modulul de monitorizare in teren
• Evaluarea impactului ecologic

Modulul destinat investigarii circuitelor biogeochimice

Modulul destinat investigarii circuitelor biogeochimice presupune analiza compozitiei chimice a componentelor biotice si abiotice ale sistemelor ecologice, investigarea unor procese ecologice (ex.: descompunerea materiei organice, denitrificare, stocare CO2 prin fotosinteza, semnalizare chimica) precum si investigarea proceselor de stocare, transformare si transport a diferitilor compusi chimici (inclusiv a celor cu potential toxic) la nivelul complexelor ecologice. Laboratoarele ce intra in alcatuirea acestui modul sunt:

• laboratorul de pregatire preliminara a probelor – asigura pregatirea probelor de sol si biologice (tesuturi biologice) pentru analizele urmatoare;
• laboratorul de sedimentologie si extractii – permite caracterizarea geomorfologica a componentei fizico-chimice/abiotice a ecosistemelor;
• laborator de analize fizico-chimice – destinat determinarii cantitative a principalilor compusi organici si anorganici prezenti in diferitele compartimente ale sistemelor ecologice si a ratelor unor procese ecologice (mineralizare)
• laborator de analiza elementala – permite caracterizarea circuitelor biogeochimice ale nutrientilor (N, P, C) si metalelor grele; laboratorul este dezvoltat prin dotarea cu un aparat unic la nivel national utilizat pentru determinarea rapoartelor izotopice, ceea ce permite investigarea unor procese ecologice importante (fotosinteza, degradarea materiei, comunicare chimica);
• laborator de cromatografie-laborator nou constituit -  pentru determinarea nivelului diferitilor compusi organici (pesticide, hidrocarburi, compusi halogenati) si cuantificarea ratelor unor procese ecologice (denitrificare, mineralizare); laboratorul este prevazut cu echipamente de ultima generatie (cromatograf de lichide de inalta performanta LC/MS) care permite identificarea si detectarea in urme ale compusilor chimici, investigarea raspunsului sistemelor biologice la actiunea diferitilor factori de comanda.

Modulul pentru studierea diversitatii biologice

Modulul pentru studierea diversitatii biologice include laboratoare destinate investigarii diversitatii sistemelor ecologice si specifice, inclusiv a dinamicii si functiilor diferitelor module trofo-dinamice. Investigarea diversitatii specifice presupune:

• identificarea speciilor prezente in probele prelevate din ecosistemele reprezentative,
• determinarea unor parametri structurali ai biocenozelor (biomasa sau/si a numarului de indivizi din unitatea de proba, structura pe varste, raportul sexelor in cadrul populatiilor dominante)
• determinarea unor parametri functionali pentru populatiile dominante cum ar fi stabilirea productiei (productie primara, productie secundara), a consumului de energie, a transferului de energie intre diferite nivele trofice.

Toate activitatile necesare se vor desfasura in cadrul urmatoarelor laboratoare:

• laborator de triere a probelor biologice
• laboratoare de microscopie
• laboratoare pentru explorari functionale/investigarea unor procese ecologice (ex.: caracterizarea fluxului energetic)

Modulul are conexiune directa cu laboratoarele departamentului DIM de analiza a diversitatii la nivel genetic: genomica, transcriptomica, proteomica.

Modulul GIS

Reprezentarea componentelor diversitatii ecologice (de la nivelul populational pana la cel al complexelor de ecosisteme locale sau regionale) necesita dezvoltarea Sistemului Geografic Informational (GIS) existent in acest moment in cadrul centrului de cercetare in ecologie sistemica, eco-diversitate si sustenabilitate. Aceasta dezvoltare a sistemului existent va  permite pe de o parte modernizarea infrastructurii hardware dar si asigurarea unor noi componente software. Modulul va asigura utilizarea GIS atat pentru reprezentarea spatiala a caracteristicilor complexelor de sisteme ecologice cat si stocarea si utilizarea bazelor de date constituite in urma implementarii programelor de cercetare. Se va asigura in acest mod posibilitatea aplicarii unor modele matematice la scara locala sau regionala (activitate ce se va desfasura la nivelul Departamentului de Bioinformatica si Modelare-DBIM). Aceste activitati se vor desfasura in urmatoarele laboratoare:

• laborator analiza harti, aerofotograme, imagini satelitare
• laborator digitizare,
• laborator integrare date (laborator nou constituit).

Modulul de monitorizare în teren

Modulul de monitorizare in teren este un modul nou constituit si reprezinta una dintre cele mai importante componente ale cercetarilor ecologice. O serie de determinari se efectueaza in situ si necesita aparatura specifica, variata si foarte costisitoare. In conditiile in care unul dintre obiectivele centrului de cercetari in ecologie sistemica o constituie identificarea si descrierea organizarii in plan structural a complexelor socio-ecologice pe teritoriul Romaniei, dotarea cu echipamente de teren (inclusiv cu statii de prelevare si monitorizare in timp real) este una dintre prioritati, cu atat mai mult cu cat a fost slab reprezentata pana in prezent. Distributia spatiala a platformei, prin existenta celor doua statiuni de cercetare regionale de la Braila si Sinaia reprezinta punctul forte pentru caracterizarea retelei nationale de zone de cercetare socio-ecologica de lunga durat (LTER-RO) si integrarea sa in structurile europene si mondiale (LTSER, ILTER, Life Watch). Acestea sunt localizate in doua din zonele de cercetare socio-ecologica de lunga durata ale retelei nationale (zona Bucegi-Piatra Craiului si Insulele Brailei) si sunt instrumentate cu echipamente deosebit de performante de monitorizare si echipamente de prelucrare primara, imediata a probelor prelevate din teren. Transmiterea datelor de monitorizare se face in timp real la laboratorul de arhivare a datelor de monitorizare/statiunile regionale, apoi la laboratorul de analiza a datelor/modulul de evaluarea impactului ecologic. In final aceste date intra in alcatuirea bazei de date utilizate pentru modelarea matematica a sistemelor ecologice. Laboratoarele modului de monitorizare in teren sunt:

• Inregistrare si transmitere date
• Arhivare date monitorizare

Modulul pentru evaluarea impactului ecologic

Modulul pentru evaluarea impactului ecologic este un modul nou constituit, ce are un rol extrem de important in fundamentarea actului decizional. Este interfata care asigura de fapt transferul cunoasterii stiintifice in sfera actului decizional si presupune dezvoltarea unui sistem informational corespunzator, care sa integreze datele si cunostintele obtinute in urma desfasurarii unor programe de cercetare adecvate. Realizeaza, de asemenea, conexiunea cu mediul economic, oferind servicii sub forma studiilor de impact pentru beneficiari din aceasta sfera (intreprinderi, institutii guvernamentale, asociatii agricole etc.). Evaluarea impactului ecologic presupune analiza la nivelul celor trei componente majore ale sale : impactul natural, impactul social si impactul economic. De aceea, modulul cuprinde :

• laboratorul de analiza a datelor privind componentele capitalului natural, care constituie matricea de sustinere/fundatia sistemelor socio-ecologice ;
• laboratorul de analiza socio-economica, la nivelul caruia se realizeaza analiza metabolismului sistemelor socio-economice si a capitalului social al acestora ;
• laboratorul de integrare a datelor si evaluare a impactului ecologic.

La nivelul Departamentului de Ecologie Sistemica si Sustenabilitate (DESS) se desfasoara acivitati de cercetare specifice investigarii nivelului ecosistemic, dar tot aici se realizeaza si integrarea datelor si cunostintelor ce caracterizeaza nivelul molecular de organizare a sistemelor biologice (DIM) si cel ce se adreseaza resurselor regenerabile si biotehnologiilor (DBRE). Conexiune directa exista si intre DESS si Departamentul de Bioinformatica si Modelare (DBIM), asigurandu-se constituirea sistemului informatic necesar asistarii actului decizional.