Muzeum i Instytut Zoologii Polskiej Akademii Nauk

Wpływ antropopresji na budowę morfologiczną owadów synantropijnych.

Projekt realizowany w współpracy z firmą (link do strony www.tedan.pl).

Zastosowanie mikrotomografu komputerowego oraz wykorzystanie technik 3D (wizualizacji trójwymiarowej) do modelowania struktur budowy wewnętrznej owadów synantropijnych jest przykładem zastosowania nowoczesnej techniki do analiz realnych zjawisk biologicznych zachodzących pod wpływem antropopresji, zarówno w skali długoterminowej, jak i krótkoterminowych działań związanych ze stosowaniem insektycydów. Dobór obiektów badań – gatunki synantropijne owadów (w tym Tenebrio molitor), uznawane za szkodniki – umożliwia rozszerzenie wnioskowania oraz pola wykorzystania wyników na obszar praktycznego ich zastosowania. Stosowanie nowoczesnych środków z grupy regulatorów wzrostu owadów jako insektycydów jest jednym z czynników presji jaką człowiek wywiera na owady synantropijne. Specyfika działania wyżej wymienionych środków, czyli wpływ na rozwój owada jest słabo zbadanym obszarem zmian wywoływanych przez człowieka na organizmy żywe występujące w bezpośredniej bliskości człowieka.

Bezpośrednia współpraca laboratorium mikrotomografii komputerowej (Muzeum i Instytut Zoologii Polskiej Akademii Nauk) z firmamą funkcjonującą w branży usług DDD („Sprzątanie Wnętrz Zakład D.D.D. Andrzej Skwirut”) pozwala na pozyskanie materiałów badawczych podczas zabiegów D.D.D. jak również bezpośredni transfer wiedzy pomiędzy jednostką naukową a przedsiębiorcami.

3. Zależność pomiędzy strukturą układu tchawkowego a wielkością ciała u chrząszczy.

Realizowany przez M. Raś i dr hab. D. Iwan.

W ramach projektu realizowany jest grant wewnętrzny: Zależność pomiędzy strukturą układu tchawkowego a wielkością ciała u chrząszczy.

Wyjaśnienie zjawiska gigantyzmu u owadów występujących w karbonie i permie opiera się na hipotezie twierdzącej, że ograniczona wielkość ciała owadów wynika z budowy układu tchawkowego będącej skutkiem zmiany zawartości tlenu w atmosferze (Kaiser et al. 2007, Harrison et al. 2010). Według Kaiser et al. (2007) wraz ze wzrostem rozmiarów ciała owada system tchawkowy zajmuje coraz większą przestrzeń wewnątrz ciała (wzrost allometryczny), co szczególnie widoczne jest w przypadku biodra odnóży.

Celem zaproponowanego projektu jest zweryfikowanie wyżej zaprezentowanej hipotezy w oparciu o badania przeprowadzone za pomocą mikrotomografu komputerowego (http://www.skyscan.be/products/1172.htm). Urządzenie to pozwala na zbudowanie modelu trójwymiarowego struktur wewnętrznych u owadów. W związku z tym możliwe jest zbadanie objętości całego systemu tchawkowego odnóży oraz objętości samych odnóży u badanych chrząszczy.

View the embedded image gallery online at:
https://miiz.eu/pl/17-instytut?start=8#sigFreeId4926267d18

2. Przystosowanie chrząszczy z rodziny Tenebrionidae do życia na pustyni a budowa układu oddechowego.

Projekt realizowany przez dr. hab. D. Iwana i M. Raś.

View the embedded image gallery online at:
https://miiz.eu/pl/17-instytut?start=8#sigFreeId78cb2108a5

Mikrotomografia komputerowa umożliwia obrazowanie zarówno zewnętrznych jak i wewnętrznych elementów budowy badanego obiektu. Wielką zaletą tomografii jest możliwość "zajrzenia" do środka obiektu bez ingerencji.

Mikrotomograf komputerowy działa na zasadzie radiografii Rentgenowskiej. Wykonuje serię prześwietleń rentgenowskich. Każde ze zdjęć przedstawia mapę rozłożenia gęstości w badanym materiale (absorbcji promieni X) pod innym kątem (obiekt obracany jest po każdym zdjęciu o dany kąt). Skanowanie jest długotrwałym procesem i może zająć nawet 20 godzin.

Aby uzyskać trójwymiarowe przekroje obiektu badań, seria zdjęć wykonanych podczas skanowania musi zostać poddana dalszej obróbce - rekonstrukcji. Proces ten polega na zastosowaniu zasady odwrotnej projekcji, gdzie na podstawie wielu zdjęć przedstawiających absorpcje promieni rentgenowskich przez badany obiekt pod różnymi (jednak znanymi) kątami rekonstruowany jest obraz 3D gęstości, składający się z voxeli (pikseli 3d).

Tak zrekonstruowane obiekty mogą być poddawane dalszej analizie. Pobieranie różnego rodzaju pomiarów (odległości, powierzchnie, objętości i wiele innych) mogą być wykonywane zarówno w 2d jak i 3d. Można również mierzyć gęstość poszczególnych części obiektu.

Badania porównawcze struktur zewnętrznych jak i wewnętrznych dzięki mikrotomografi przeprowadzane są bezinwazyjnie, umożliwia to pracę z bardzo cennymi materiałami jak okazy typowe lub bardzo rzadkie okazy muzealne. Dodatkowo raz zbadany obiekt może być przechowywany jako zestaw plików graficznych i służyć nieskończoną ilość razy do badań, bez konieczności sięgania po materiał muzealny.