|
Dendrochronologie arktické tundry
Lehejček, Jiří ; Svoboda, Miroslav (vedoucí práce) ; Monika, Monika (oponent)
Historicky bezprecedentní environmentální změny arktických ekosystémů jsou často zasazovány do kontextu jejich vývoje; minulého, ale i očekávaného budoucího. V oblastech s nedostatečnými instrumentálními meteorologickými pozorováními je nutné studovat klimatické archivy, které jsou schopny zasadit probíhající environmentální změny do kontextu minulosti. Práce předkládá syntézu jednoho takového archivu jalovce obecného (Juniperus communis) dlouhověkého cirkumpolárního keře arktické tundry. Na úrovni anatomie buňky bylo prozkoumáno 20 keřů. Kromě ekologických nároků druhu se tím odkryl i jeho potenciál pro environmentální a klimatické rekonstrukce. Mezi klíčové výsledky patří následující:
i) Zastavení exponenciálního zvětšování plochy vodivého aparátu s věkem je v rozporu s přirozeným charakterem tohoto fenoménu u stromů. To naznačuje, že keře nepotřebují zajišťovat potřeby vody a živin klasickými cestami zákonů hydraulické konduktivity ale spíše pomocí jiných mechanismů. Extrémní podmínky tedy limitují výškový vzrůst rostlin, které kvůli nim mění převládající směr svého růstu z vertikálního na horizontální. Jednotlivé projevy počasí však na vzrůst působí pravděpodobně odlišně. Zatímco sníh a vítr ovlivňují růst kmene/větví mechanicky, pak teplota spíše fyziologicky. Až do věku, kdy je mladý keř schopen ustát silný vítr ve vzpřímené pozici a jeho kmínek/větve mají dostatečnou resilienci se po odtání sněhové pokrývky opět narovnat, roste vzhůru a plocha vodivého aparátu se zvětšuje. Současně s tím teplota, resp. cykly opakovaného mrznutí a rozmrzání, způsobuje konzervativní vývoj keře, který preferuje bezpečnost (limitní velikost plochy vodivého aparátu) před hydraulickou efektivitou, čímž se brání embólii, ale tím i dalšímu výškovému růstu. Všechny tyto (ale i další) faktory jsou zřejmě dohromady zodpovědné za postupný přechod od vertikálního ke kvazihorizontálnímu růstu. Od této chvíle již není potřeba (ani to není fyziologicky možné) dále zvětšovat plochu vodivého aparátu, jelikož voda přestává být transportována proti gravitaci.
ii) Tento věkový/růstový trend je nutné uvažovat při dalším využívání růstových parametrů v paleoenvironmentálních studiích. Buněčné parametry by tedy neměly být využívány k těmto účelům, pokud nejsou správně detrendovány. To umožní nejen přesnější ale i delší rekonstrukce, protože je možné využít celý život rostlin včetně často opomíjené juvenilní fáze.
iii) Předložena je i rekonstrukce tání jihozápadní části Grónského ledovcového štítu (GrIS) během 20. st. Tato oblast je považována v rámci celého GrIS za nejaktivnější. Dle naší rekonstrukce není míra současného tání GrIS v kontextu 20. st. neobvyklá, resp. je srovnatelná s prvními dekádami 20. st. Tento poznatek je významným přispěním do debaty o Atlantické meridionální zpětné cirkulaci (AMOC). A sice, příliš velký přítok sladké studené vody do severního Atlantiku v důsledku tání GrIS může zpomalit nebo dokonce zastavit AMOC, což by způsobilo prohloubení kontinentálního charakteru evropského klimatu. Naše výsledky tak ukazují, že tato hranice leží výše, než je současná míra tání GrIS.
Jalovec obecný je fascinující arktický keř, který prokázal schopnost zodpovědět množství ekologický a environmentálních otázek. Především díky své dlouhověkosti a četnosti má obrovský potenciál stát se významných účastníkem arktického výzkumu.
|
|
Mikrobiota trávicího traktu včel a příbuzného hmyzu a faktory ovlivňující její složení
Hroncová, Zuzana ; Havlík, Jaroslav (vedoucí práce) ; Kalous, Lukáš (oponent)
Disertační práce se skládá ze šesti výzkumných kapitol, z nichž pět již bylo publikováno ve vědeckých časopisech, jeden je v oponentském řízení a poslední kapitola představuje originální nepublikovaná data v procesu přípravy rukopisu.
Výzkum prezentovaný v této práci se zabývá složitými mechanismy imunitního systému včel a vos, se zaměřením na mikrobiotu jako součást imunity. Jak je popsáno v úvodu, sociální hmyz, jako včely a čmeláci, hrají klíčovou roli v ekosystémech po celém světě. Nedávné ztráty včel jsou připisovány používání pesticidů, špatné výživě, zvýšenému infekčnímu tlaku a ničení přírodních stanovišť. Během několika posledních let se včelaři i široká veřejnost zabývají úbytky včelstev po celém světě a dožadují se dalšího výzkumu zaměřeného na řešení těchto problémů. Naším hlavním cílem bylo prozkoumat vazby střevní bakteriální populace včel a příbuzných druhů, jejich propojení s imunitou a zjistit možnosti ovlivnění těchto vztahů prostřednictvím suplementace. Součástí cíle bylo charakterizovat střevní mikrobiotu čmeláků a vos pomocí 16S RNA sekvenování, použitého při hledání potenciálně nových bakteriálních druhů.
V práci jsme se snažili objasnit, jak mikrobiom interaguje s hostitelem a prokázat, že hlavní členy těchto komunit ho pozitivně ovlivňují. Bakteriální komunity nacházející se v trávicím traktu včel, jsou ideálním modelem pro zkoumání evolučních a genetických vztahů. Informace založené na našich výsledcích můžou díky objasněným fyziologickým podmínkám v trávicím traktu včel pomoci při vývoji vhodných probiotických preparátů.
|
|
Individuální lidský pach jako kriminalistická stopa vytvořená kontaktním nebo bezkontaktním přenosem a jeho odolnost vůči fyzikálním vlivům
Santariová, Milena ; Bartoš, Luděk (vedoucí práce) ; Chmelíková, Eva (oponent)
Disertační práce je tvořena čtyřmi vědeckými publikacemi, které se zabývají tématy týkající se vlastností lidského pachu a schopností speciálně vycvičených psů lidské pachy ztotožňovat. První tři práce se zaměřují na odolnost pachové stopy vůči fyzikálním vlivům, čtvrtá publikace je věnována tématu vzniku pachové stopy bezkontaktním způsobem.
Cílem první studie bylo ověřit perzistenci pachové stopy na předmětu vystaveného vlivu proudící vody. Vzhledem k vlastnostem chemických látek obsažených v lidském pachu byla stanovena hypotéza, že psi budou schopni pachovou stopu, zajištěnou z předmětu vytaženého z vody, ztotožňovat. Tato hypotéza byla potvrzena a pach vystavený účinkům proudící vody po dobu jedné hodiny je stále způsobilý k pachové identifikaci pomocí speciálně cvičených psů.
V druhé studii byla ověřována účinnost procesu parní sterilizace při odstraňování pachové stopy. Tento proces je rutinně používaný v kriminalistické praxi a předpokladem bylo, že psi vzorek ošetřený parní sterilizací ztotožňovat nebudou. Stanovená hypotéza nebyla potvrzena, výsledky potvrdily, že psi jsou schopni ztotožnit pach prošlý procesem parní sterilizace.
Třetí studie se zabývala perzistencí pachů vůči sálavému teplu. Jelikož teplota varu organických látek nepřesahuje 400 °C, nepředpokládalo se, že by psi byli schopni komparace pachu vystaveného vyšší teplotě, než je zmiňovaná teplota varu. Tento předpoklad se překvapivě nepotvrdil a psi byli schopni komparovat vzorky vystavené teplotě až 900 °C.
Čtvrtá studie řešila možnost vytvoření pachové stopy bezkontaktním způsobem. Přestože minulé studie tuto možnost jednoznačně neprokázaly, výsledky našeho experimentu zcela jasně ukazují, že speciálně vycvičení psi na metodu pachové identifikace jsou schopni ztotožňovat pachovou stopu vytvořenou spadem s ruky držené po dobu třech minut ve výšce 5 cm nad pachovým nosičem.
|
|
Antioxidační, anti-proliferační a imunomodulační účinky ovoce, zeleniny a hub in vitro
Doskočil, Ivo ; Havlík, Jaroslav (vedoucí práce) ; Orsák, Matyáš (oponent)
V poslední době stoupá zájem o nalezení nových druhů rostlin a hub, které mají antioxidační nebo antiproliferační aktivitu. Tento zájem je vyvolán zejména jejich možným léčivým a potravinovým využitím při mnoha onemocněních, které mohou být spojeny s oxidačním stresem, jako jsou například zánětlivá onemocnění střev, kardiovaskulární onemocnění, hypertenze nebo nádorová onemocnění.
Tato práce předkládá charakterizaci in vitro antioxidační a anti proliferační aktivity vybraných 19 džusů a 28 metanolových extraktů z ovoce a zeleniny, které jsou běžnou součástí jídelníčku. Dále 13 etanolových extraktů jedlých hub řádu chorošotvarých (Popyporales). Pro stanovení antioxidační aktivity byly využity metody
2,2 diphenyl 1 picrylhydrazyl (DPPH); absorbance kyslíkových radikálů (oxygen radical absorbance capacity ORAC) a inhibice produkce oxidu dusnatého (NO). Cytotoxicita byla měřena pomocí metody MTT využívající tetrazolovou sůl 3 [4,5 dimetyltiazol 2 yl] 2,5 difenyltetrazol bromid; a pro stanovení imunomodulační aktivity byla použita metoda fagocytární aktivity lidských neutrofilních granulocytů. Dále byl zjišťován celkový obsah fenolů (TPC) a ß glukanů, jako potenciálně aktivních složek podílejících se na těchto aktivitách.
Z výsledků je patrné, že z testovaných vzorků ovoce a zeleniny vykazovaly nejvyšší antioxidační aktivitu džusy (TPC = 1603,2 mg GAE/l džusu; ORAC = 438,5 umol TE/g) a extrakty (ORAC 836,6 umol TE/g;
DPPH = 404,6 umol TE/g) z plodů brusnice borůvky (Vaccinium myrtillus), následované džusem z papriky (Capsicum L.)(TPC = 642,1 mg GAE/l džusu; ORAC = 127,9 umol TE/g) a extraktem z ředkve bílé (Raphanus sativus L.)(ORAC = 724,5 umol TE/g; DPPH = 52,2 umol TE/g). Z testovaných druhů ovoce a zeleniny inhibovaly produkci NO džusy z cibule kuchyňské (Allium cepa L)(snižoval produkci NO o 57 %) a mandarinka (Citrus reticulata Blanco)(o 52 %) spolu s extrakty z brokolice (Brassica oleracea var. botrytis italica) (o 21 %) a pomeranče (Citrus sinensis Pers.) (o 10 %). Z jedlých hub byl stanoven nejvyšší obsah fenolových sloučenin u Lentinus tigrinus (Bull.) (houževnatec tygrovaný) Fr. (TPC = 216,2 umol GAE/g extraktu), Ganoderma lucidum (Curtis) P. Kras (lesklokorka lesklá)(TPC = 257,9 umol GAE/g extraktu) a Royoporus badius (Pers.) A.B. De (choroš smolonohý)(TPC = 257,8 umol GAE/g extraktu). Obsah ß glukanů byl nejvyšší u Sparassis crispa (Wulfen) Fr. (kotrč kadeřavá)(117,4 mg/g extraktu). Významný efekt na fagocytární aktivitu granulocytů byl zaznamenán u Neolentinus lepideus (Fr.) Redhead & Ginns, Polyporus squamosus (Huds.) Fr. (choroš šupinatý) a S. crispa. U poslední ze zmíněných hub byl taktéž zaznamenán mírný inhibiční účinek vůči buněčné linii HT 29 kolorektálního karcinomu člověka (IC50 = 107 ug/ml extraktu).
Výsledky naznačují, že některé námi testované rostliny a houby mohou být perspektivní ve snižování následků vzniklých v důsledku oxidačního stresu, který má podíl na celé řadě onemocnění a snížení toho oxidačního stresu může vést ke snížení progrese těchto onemocnění. Výsledky naznačují možný mechanismus účinku na lidské zdraví, při jejich interpretaci je však třeba brát v úvahu, že in vitro testy a screeningy jsou prvním stupněm systematického výzkumu těchto účinků a slouží pro výběr kandidátů pro návazné podrobnější studie.
|
|
Celkové obsahy a speciace arsenu a selenu v rostlinách rostoucích na půdách s různými fyzikálně-chemickými vlastnostmi.
Tremlová, Jana ; Száková, Jiřina (vedoucí práce) ; Vymazal, Jan (oponent)
Disertační práce se zabývá příjmem, akumulací a přeměnou arsenu a selenu rostlinami rostoucích na půdách s odlišnými chemicko-fyzikálními vlastnostmi. Obsahy arsenu byly zkoumány v 99 volně rostoucích rostlinných druzích, pocházejících z 27 různých čeledí a 6 různých druzích zeleniny rostoucích na půdách kontaminovaných arsenem. Výsledky naznačují, že existují druhově specifické mechanismy, které některé rostliny chrání od nadměrného příjmu arsenu z půdy. Na druhou stranu se vyskytovaly i rostliny využívající strategii akumulace arsenu, které teoreticky mohou zvyšovat riziko vstupu arsenu do potravního řetězce, ať už skrze pasoucí se skot a volně žijící divokou zvěř nebo přímou konzumací v případě konzumace zelenin rostoucích na arsenem kontaminovaných půdách. Nejvíce zastoupenými sloučeninami arsenu pak byly AsV a AsIII. V daleko menší míře se pak v rostlinách nacházejí ostatní běžně se vyskytující sloučeniny arsenu. Významným zjištěním pak byl výskyt arsenobetainu v Plantago lanceolata L. a Carex praecox Schreb..
Obsahy selenu byly zkoumány v 73 druzích volně rostoucích rostlin pocházejících z 29 různých čeledí. Výsledky naznačují, že přirozeně nízké obsahy selenu v půdách vybraných lokalit spolu s nízkou schopností příjmu selenu zkoumanými druhy rostlin, vedou k nízkému obsahu selenu v biomase rostlin nezávisle na lokalitě, což může ve volné přírodě přispívat k deficientu selenu napříč celým potravním řetězcem. Foliární aplikace selenanu na volně rostoucí rostlinná společenstva, ale např. i k obohacení některých druhů zelenin, v našem případě Brasicca oleracea var. italica může mít kladný vliv na zvýšení obsahu selenu v nadzemní biomase těchto rostlin a tím potažmo zvyšovat obsah selenu ve stravě člověka. Nejvíce zastoupenými sloučeninami selenu v nadzemní biomase analyzovaných rostlin byly SeVI a selenomethionin, s proměnlivým zastoupením dalších běžně se vyskytujících organických sloučenin Se, které bylo ovlivněno zejména rostlinným druhem.
|
|
(100) substrate processing optimization for fabrication of smooth boron doped epitaxial diamond layer by PE CVD
Mortet, Vincent ; Fekete, Ladislav ; Ashcheulov, Petr ; Taylor, Andrew ; Hubík, Pavel ; Trémouilles, D. ; Bedel-Pereira, E.
Boron doped diamond layers were grown in an SEKI AX5010 microwave plasma enhanced chemical vapour deposition system. Effect of surface preparation, i.e. polishing and O2/H2 plasma etching on epitaxial growth on type Ib (100) HPHT synthetic diamonds were investigated. Using optimized substrate preparation, smooth (RRMS ~ 1 nm) boron doped diamond layers with metallic conduction and free of un-epitaxial crystallites were grown with a relatively high growth rate of 3.7 μm/h. Diamond were characterized by optical microscopy, optical profilometry, atomic force microscopy and Hall effect.
|
| |
|
Detekce frekvenčního šumu polovodičového laseru pracujícího na vlnové délce 729 nm
Pham, Minh Tuan ; Čížek, Martin ; Hucl, Václav ; Lazar, Josef ; Hrabina, Jan ; Řeřucha, Šimon ; Lešundák, Adam ; Číp, Ondřej
Práce se zabývá analýzou frekvenčního šumu laserové diody s externím rezonátorem (ECDL), pracující na vlnové délce 729 nm. ECDL bude sloužit jako budící laser zakázaného přechodu, zachyceného a zchlazeného, 40Ca+ iontu. Z tohoto důvodu je nutné, aby spektrální šířka tohoto laseru byla v řádu Hz a nižší. Součástí práce je experimentální design sestavy umožňující zúžení spektrální čáry pomocí fázového uzamčení frekvence laseru na vybranou komponentu optického frekvenčního hřebene, kde je šum potlačen rychlým elektronickým regulátorem se servosmyčkou, který řídí vstupní proud laseru.
|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (oponent) ; Navrátil, Vladislav (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (oponent) ; Steininger, Andreas (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
In the development of current hardware systems, e.g. embedded systems or computer hardware, new ways how to increase their reliability are highly investigated. One way how to tackle the issue of reliability is to increase the efficiency and the speed of verification processes that are performed in the early phases of the design cycle. In this Ph.D. thesis, the attention is focused on the verification approach called functional verification. Several challenges and problems connected with the efficiency and the speed of functional verification are identified and reflected in the goals of the Ph.D. thesis. The first goal focuses on the reduction of the simulation runtime when verifying complex hardware systems. The reason is that the simulation of inherently parallel hardware systems is very slow in comparison to the speed of real hardware. The optimization technique is proposed that moves the verified system into the FPGA acceleration board while the rest of the verification environment runs in simulation. By this single move, the simulation overhead can be significantly reduced. The second goal deals with manually written verification environments which represent a huge bottleneck in the verification productivity. However, it is not reasonable, because almost all verification environments have the same structure as they utilize libraries of basic components from the standard verification methodologies. They are only adjusted to the system that is verified. Therefore, the second optimization technique takes the high-level specification of the system and then automatically generates a comprehensive verification environment for this system. The third goal elaborates how the completeness of the verification process can be achieved using the intelligent automation. The completeness is measured by different coverage metrics and the verification is usually ended when a satisfying level of coverage is achieved. Therefore, the third optimization technique drives generation of input stimuli in order to activate multiple coverage points in the veri\-fied system and to enhance the overall coverage rate. As the main optimization tool the genetic algorithm is used, which is adopted for the functional verification purposes and its parameters are well-tuned for this domain. It is running in the background of the verification process, it analyses the coverage and it dynamically changes constraints of the stimuli generator. Constraints are represented by the probabilities using which particular values from the input domain are selected. The fourth goal discusses the re-usability of verification stimuli for regression testing and how these stimuli can be further optimized in order to speed-up the testing. It is quite common in verification that until a satisfying level of coverage is achieved, many redundant stimuli are evaluated as they are produced by pseudo-random generators. However, when creating optimal regression suites, redundancy is not needed anymore and can be removed. At the same time, it is important to retain the same level of coverage in order to check all the key properties of the system. The fourth optimization technique is also based on the genetic algorithm, but it is not integrated into the verification process but works offline after the verification is ended. It removes the redundancy from the original suite of stimuli very fast and effectively so the resulting verification runtime of the regression suite is significantly improved.
|
host ::
