Kierownik: dr hab. Jarosław Tyszka, prof. ING PAN

Obszar badań

Badamy procesy rozgrywające się na styku biosfery, geosfery, hydrosfery i atmosfery. Szczególnie interesują nas kopalne i współczesne środowiska morskie. Koncentrujemy się na różnych skalach czasowo-przestrzennych, od milisekund do skali dziesiątek, a nawet setek milionów lat. W przestrzeni są to zjawiska obserwowane od skali molekularnej do skali globalnej. To wieloskalowe podejście do przedmiotu i obszaru badań jest naszym kluczem do rekonstrukcji przeszłości i przewidywania przyszłych zmian w ekosystemach ziemskich. Jednym z naszych priorytetów są badania eksperymentalne oparte na wysokorozdzielczych metodach obrazowania. Między innymi chodzi nam o poznanie procesów biomineralizacyjnych i morfogenetycznych na poziomie komórkowym i subkomórkowym. To właśnie te procesy wpływają na zrozumienie skamieniałości, ich zmiennej morfologii i niezwykłego potencjału zachowania informacji o środowisku, w którym żyły i ewoluowały przez setki milionów lat. Drugi kierunek badawczy opiera się na rekonstrukcjach środowisk morskich i lądowych opartych na zapisie kopalnym szczątków organizmów, od mikroskopijnych bruzdnic do paleoflory skonsumowanej przez dinozaury. Trzeci kierunek wdraża nowoczesne metody modelowania systemu ziemskiego w skali globalnej.

Przykładowe projekty

Wiele projektów realizujemy w ramach współpracy międzynarodowej. Bardzo interesujący jest w projekt DeepMIP**, którego celem jest porównanie wyników symulacji Eocenu przeprowadzonych przez różne modele systemu Ziemi. Projekt przyczyni się do znalezienia wspólnych wyników charakterystycznych dla klimatu wczesnego Eocenu oraz różnic między modelami. Ułatwi to przewidywanie przyszłych zmian klimatu. Niedawno zakończyliśmy projekt NCN, w którym jako pierwsi na świecie zbadaliśmy czynniki kontrolujące morfogenezę mineralnych szkieletów otwornic. Obecnie realizuje kolejny projekt, zajmujący się strukturą i składem materii organicznej wyścielającej skorupki otwornic. Już na początku badań odkryliśmy, że pewne rodzaje otwornic dość dobrze zachowują ten rodzaj materii organicznej w zapisie kopalnym, a inne są jej zupełnie pozbawione. Wiele wskazuje na to, że wyściółki te są bardzo odmienne, spełniając różne funkcje związane z biomineralizacją skorupek. Pracujemy również nad kolejnym pomysłem badawczym, związanym z precyzyjnym zdefiniowaniem najważniejszych granic czwartorzędu.

Osiągnięcia zespołu

Kilka lat temu odkryliśmy i formalnie zdefiniowaliśmy dwie nowe gromady otwornic. Przypomnijmy, że gromadami są np. ssaki czy owady. Opisanie nowych gromad organizmów w XXI wieku wydaje się wręcz nieprawdopodobne. Odkrycie to nie byłoby możliwe bez współpracy z biologami molekularnymi z Uniwersytetu Genewskiego oraz naukowcami zajmującymi się modelowaniami komputerowym z AGH. Kolejnym osiągnieciem jest wykazanie roli cytoszkieletu aktynowego w morfogenezie szkieletu otwornic. Badania udało się nam wykonać przyżyciowo, dzięki temu można było zaobserwować rzeczywistą dynamikę tego procesu i zauważyć niezwykle intrygujące zjawiska, nad którymi obecnie pracujemy.

W skali globalnej niewątpliwym osiągnięciem okazało się wdrożenie w Polsce nowoczesnych metod modelowania systemu ziemskiego, dzięki projektowi UE i współpracy z Instytutem Alfreda Wegenera (AWI) w Bremerhaven. Zaproponowaliśmy wspólne badania rekonstrukcji środowisk cieplarnianej kredy. Ich wyniki wiele mówią o naszej cieplarnianej przyszłości, a cennym pokłosiem badań stała się wieloautorska praca naukowa opublikowana w prestiżowym Nature*.

Aparatura/oprogramowanie

Tworzymy jedyne w tej części Europy laboratorium, badające otwornice metodami eksperymentalnymi. Badania oparte są na nowych i klasycznych metodach stosowanych in fossilio, in vivo oraz in silico. W praktyce nasz zespół jest jedyną grupą badawczą na świecie, stosującą i integrującą te wszystkie metody badawcze. Posiadamy optyczny mikroskop fluorescencyjny oraz kupujemy klasyczny mikroskop skaningowy. Jednak przełomem byłby nieograniczony dostęp do laserowego skaningowego mikroskopu konfokalnego. Staramy się o pierwszy w naszym kraju mikroskop konfokalny przeznaczony do badań w naukach o Ziemi i środowisku. Warto podkreślić, że współpracujemy z wieloma instytucjami krajowymi i zagranicznymi, korzystając z nowoczesnego sprzętu do obrazowania mikrostruktur biomineralnych. Modelowania systemu ziemskiego wykonujemy dzięki gościnności naukowców w AWI oraz dzięki modelom opracowanym przez Instytut Meteorologii Maxa Plancka w Hamburgu.

Współpraca

Współpraca naukowa jest silnie międzynarodowa. Najintensywniej współpracujemy ze wspomnianym AWI w Niemczech oraz z naukowcami z Włoch, Holandii, Japonii oraz Izraela. Współpracę społeczno-edukacyjną, realizujemy poprzez popularyzację badań naukowych, szczególnie w skali regionu i kraju. Od prawie 8 lat prowadzimy kanał YouTube, popularyzujący badania naukowe całego Instytutu (w tym również naszego zespołu). Uczestniczymy w wydarzeniach promujących naukę, między innych w dorocznej Europejskiej Nocy Naukowców. Nasi naukowcy na zaproszenie szkół z różnych województw prezentują swoje metody badawcze oraz nowe, globalne wyzwania nauki.

(fot.zasoby ING PAN)