Biotehniška fakulteta je v celotnem obdobju delovanja zapisana uporabnim vedam o življenju. Če nekoliko parafraziramo Nejca Zaplotnika, na Biotehniški fakulteti ne pozabljamo, da smo kljub vsem strojem še vedno del narave. Pomembno je, da je Biotehniška fakulteta tudi družbeno odgovorna fakulteta. Strokovnjaki in diplomanti BF pokrivajo dve proizvodni verigi; gozdno lesno verigo in agroživilsko verigo. S tem se dotikamo vseh prebivalcev in vsebinsko pokrivamo 100 odstotkov ozemlja Slovenije od gozdov, polj, naravne in urbane krajine do zavarovanih habitatov v narodnih parkih in območjih Nature 2000 ter lesene kulturne dediščine. Naši izobraževalni programi in raziskovalno delo obravnavajo številne družbeno relevantne probleme trajnostnega razvoja, od varne hrane, preskrbe s hrano in skrbi za prostor do sobivanja s prostoživečimi zvermi in problematike rabe lesa. Po nekaj letih zatona inženirstvo v Sloveniji in tudi v EU doživlja neke vrste renesanso. Več...
Oglejte si virtualno razstavo Inženirstvo in narava za potrebe 21. stoletja:
2. del razstave >>
Urednica: dr. Tanja Potočnik MesarićAvtorji tekstov: Tomaž Adamič, Tadej Bevk, dr. Dejan Bordjan, izr. prof. dr. Andreja Čanžek Majhenič, doc. dr. Klemen Eler, prof. dr. Maja Jurc, Eli Keržič, doc. mag. Mateja Kregar Tršar, doc. dr. Boštjan Lesar, asist. dr. Petra Mohar Lorbeg, doc. dr. Ilja Gasan Osojnik Črnivec, prof. dr. Hrvoje Petković, dr. Tomaž Pipan, izr. prof. dr. Tomaž Polak, Lara Resman, doc. dr. Mojca Simčič, doc. dr. Dušan Terčič, doc. dr. Filip Vučajnk, Jure Žigon
Fotografija: Karel Filip Drobne, Filipa Valenčić
Oblikovanje: Filipa Valenčić
Lektura: mag. Uršula Fujs
Prevod: Multilingual
Spletna postavitev: dr. Tanja Potočnik Mesarić
UL, Biotehniška fakulteta, november 2020
Ta projekt Evropske noči raziskovalcev je financiran s strani Evropske komisije, Marie Skłodowska-Curie Actions. Projekt je prejel sredstva okvirnega programa Evropske unije za raziskave in inovacije Obzorje 2020, št. pogodbe 954337.
Izvedba tega projekta je financirana s strani Evropske komisije. Vsebina publikacije je izključno odgovornost avtorja in v nobenem primeru ne predstavlja stališč Evropske komisije.
Biotehniška fakulteta je v celotnem obdobju delovanja zapisana uporabnim vedam o življenju. Če nekoliko parafraziramo Nejca Zaplotnika, na Biotehniški fakulteti ne pozabljamo, da smo kljub vsem strojem še vedno del narave. Pomembno je, da je Biotehniška fakulteta tudi družbeno odgovorna fakulteta. Strokovnjaki in diplomanti BF pokrivajo dve proizvodni verigi; gozdno lesno verigo in agroživilsko verigo. S tem se dotikamo vseh prebivalcev in vsebinsko pokrivamo 100 odstotkov ozemlja Slovenije od gozdov, polj, naravne in urbane krajine do zavarovanih habitatov v narodnih parkih in območjih Nature 2000 ter lesene kulturne dediščine. Naši izobraževalni programi in raziskovalno delo obravnavajo številne družbeno relevantne probleme trajnostnega razvoja, od varne hrane, preskrbe s hrano in skrbi za prostor do sobivanja s prostoživečimi zvermi in problematike rabe lesa. Po nekaj letih zatona inženirstvo v Sloveniji in tudi v EU doživlja neke vrste renesanso.
Okoljski vidik trajnostnega razvoja se pri našem delu kaže v odgovoru na podnebne spremembe, skrbi za biotsko raznolikost, za trajnostno upravljanje kmetijskih površin, za oblikovanje kulture krajine ter tudi v skrbi za varno hrano in preprečevanje (in sanacijo) onesnaževanja okolja.
Pridelava hrane danes temelji na uporabi dronov, daljinske zaznave z uporabo raznolikih senzorjev, samovozečih kmetijskih strojev, »big data« … Vedno pomembnejša postaja tudi digitalizacija na vseh področjih delovanja. Te tehnologije danes omogočajo, da zagotavljamo prehransko varnost za rastoče svetovno prebivalstvo in ob tem zmanjšamo pritisk na okolje zaradi ciljne rabe fitofarmacevtskih sredstev, gnojil in razvoja novih sort. Primer zmanjšanja uporabe fitofarmacevtskih sredstev je npr. stroj za medvrstno ožiganje plevela. Skrb za varnost hrane se ne konča pri pridelavi, ampak jo nadgrajujemo z različnimi tehnologijami predelave hrane. Tehnologija s 3D-tiskalniki prihaja tudi v naše kuhinje, s plinskim kromatografom s plamensko ionizacijskim detektorjem (FID) na primer pa lahko ugotavljamo vpliv različnih tehnoloških postopkov na tvorbo oziroma spreminjanje maščobnokislinskega profila živila, npr. morebitno tvorbo trans maščobnih kislin pri povišani temperaturi.
Zaradi želje po zdravem bivanjskem okolju se je zelo razmahnila lesena gradnja. Les je edina surovina, ki jo imamo v Sloveniji v relativnem izobilju, kar omogoča razvoj številnih manjših in večjih podjetij. Sodobna gradnja ne bi bila mogoča brez razvoja nove generacije kompozitov na osnovi nanotehnologije, ki med drugim omogočajo, da gradimo vedno višje lesene nebotičnike. Varnost tem strukturam zagotavljajo sodobne rešitve protipožarne zaščite in modifikacije lesa. Pri tem skrbimo, da so posegi v okolje vzdržni, s čim manjšim vplivom na naravno in kulturno krajino. To skrbno načrtujemo – od risbe preko geoinformacijskih rešitev in izdelave maket, znanje pa v najširšem pomenu besede nato prenašamo v prakso.
Okoljski vidik trajnostnega razvoja dopolnjujemo z ekonomsko učinkovitostjo. Z BactoScanom npr. hitreje ugotovimo število mikroorganizmov v vzorcih mleka, kar omogoča, da varno mleko hitreje doseže potrošnike. Gozd prekriva skoraj 60 odstotkov Slovenije in je zato naš najbogatejši naravni vir. S podajanjem znanja novim generacijam, raziskovanjem ter sodelovanjem z deležniki na tem področju zagotavljamo trajnostno rabo gozda. Z napravo Field Map lahko sledimo na primer prirastu gozda in načrtujemo sečnjo za potrebe lesne industrije. Z rastno komoro na primer lahko na drugi strani ugotavljamo vpliv podnebnih sprememb na razvoj lubadarjev in ustrezno načrtujemo gospodarjenje z gozdom.
Navsezadnje je pomembna tudi družbena razsežnost trajnostnega razvoja, ki se pri našem izobraževalnem in raziskovalnem delu izraža v skrbi za korist človeka: od varne hrane do skrbi za prijetno okolje. Vse vidike trajnostnega razvoja dnevno prepletamo in razvijamo z najmodernejšimi tehnologijami ter inženirskimi pristopi.
Hitre spremembe na številnih področjih tehnološkega razvoja so zaznamovale drugo polovico 20. in začetek 21. stoletja. Pričakovati je, da se bo tempo hitrih sprememb še nadaljeval. Spremembe so še posebej hitre na področju tehnološkega razvoja in vplivajo tudi na gospodarjenje z naravnimi viri. Številne rešitve, ki so se nam še pred dvajsetimi leti zdele nemogoče, so danes realnost. Biotehniška fakulteta je s svojim znanjem in raziskavami del teh rešitev ter še naprej prednjači tako v slovenskem kot tudi v mednarodnem prostoru.
prof. dr. Miha Humar, prodekan za znanstvenoraziskovalno delo
Odprti bazeni z mikroalgami – recikliranje rastlinskih hranil iz odpadnih voda za proizvodnjo gnojil in biostimulansov
Avtor: Lara Resman Fotografija: Karel Filip Drobne
V poskusnem rastlinjaku Oddelka za agronomijo gojimo mikroalge v okviru evropskega projekta Water2REturn, katerega namen je demonstracija inovativnih tehnologij za čiščenje velikih količin z organskimi snovmi obremenjenih voda na primeru klavnice »Matadero del Sur« v španski regiji Andaluziji. S klasičnimi postopki čiščenja odpadnih voda se presežki rastlinskih hranil (dušik, fosfor) pretvorijo v pline in v organsko maso, blato čistilnih naprav. S tem sicer poskrbimo, da zaradi vode, ki izhaja iz čistilnih naprav, ne onesnažimo rek, jezer in morja (evtrofikacija voda), a žal na ta način izgubljamo ogromne količine rastlinskih hranil, ki jih morajo po drugi strani kmetje za proizvodnjo hrane kupovati, predvsem v obliki mineralnih gnojil. Z gojenjem mikroalg na odpadnih vodah lahko recikliramo do 95 odstotkov dušika in fosforja. Mikroalge predelamo v novonastala gnojila in biostimulanse ter na ta način rastlinska hranila ponovno uporabimo pri pridelavi kmetijskih rastlin na poljih ali v rastlinjakih. Na ta način sledimo zakonitostim krožnega gospodarstva, saj tudi odpadna hranila predstavljajo sekundaren vir za proizvodnjo novih surovin. Vzgoja mikroalg je tudi možnost za zmanjšanje izpustov toplogrednega plina – ogljikovega dioksida. Mikroalge so namreč fotosintetski organizmi: s pomočjo energije sonca pridelujejo energijo v obliki sladkorjev za svojo rast, pri čemer kot surovini uporabljajo vodo in ogljikov dioksid. Ogljikov dioksid dobijo iz vode in zraka, a ker ga za bujno rast mikroalg v gojenih sistemih običajno primanjkuje, jim ga moramo dodajati. Zato se mikroalge velikokrat vzgajajo prav tam, kjer v industrijskih obratih nastajajo velike količine tega toplogrednega plina, ki bi drugače svojo pot zaključil v atmosferi.
Uporaba mikroalg je lahko zelo široka, odvisna je od načina gojenja in vira hranil, ki jih pri tem uporabimo. Mikroalge, gojene na odpadnih vodah v t. i. odprtih sistemih, kjer so izpostavljene vplivom okolja, se lahko uporabljajo kot gnojila in biostimulansi v rastlinski proizvodnji, lahko jih vnašamo v tla kot izboljševalce kakovosti tal, primerne pa so tudi kot surovina v proizvodnji biodizla in bioplina. A če mikroalge gojimo zelo nadzorovano, v t. i. fotobioreaktorjih, kjer je možnost okužbe kultur z drugimi organizmi zelo majhna in so pogoji gojenja nadzorovani, lahko take mikroalge uporabljamo za pridelavo različnih farmacevtskih in kozmetičnih učinkovin, barvil za živilsko industrijo ter kot prehranske dodatke za ljudi in živali.
V rastlinjakih na Biotehniški fakulteti gojimo mikroalge v odprtih bazenih, zato imamo v bazenih pestro združbo, sestavljeno iz več različnih vrst mikroalg, bakterij, enoceličarjev ter členonožcev. Poleg bazena potrebujemo za uspešno gojenje še mešalo, različne senzorje, osvetlitev, ogrevanje in sistem za žetev alg. Mešalo nenehno meša vodno kulturo alg v bazenu in tako omogoči, da so vse celice mikroalg stalno v stiku s svetlobo. Poleg primerne osvetljenosti je treba mikroalgam zagotoviti še nekaj osnovnih pogojev: primeren pH, primerno temperaturo, dovolj hranil in ogljikov dioksid; zato je smiselno bazen opremiti s senzorji. Najpomembnejši je pH-senzor, povezan z dozatorjem CO2: mikroalge namreč med rastjo porabljajo CO2, raztopljen v vodi, zato se pH v bazenu hitro dvigne, kar potem zavira rast mikroalg. Zelo uporaben je tudi senzor za elektroprevodnost, ki nam omogoči grobo oceno hranil, ki so mikroalgam v raztopini na voljo. Namestimo lahko še senzorje za redoks potencial (ki nam pove, katera oblika metabolizma trenutno prevladuje v naši kulturi), raztopljeni kisik, količino svetlobe, količino nitratnega in amonijskega dušika. Poleg odčitavanja vrednosti senzorjev in spremljanja hranil, ki so mikroalgam na voljo, moramo spremljati še rast mikroalg, za kar je treba vzorce odnesti v laboratorij. Količino oziroma maso mikroalg lahko določimo na več različnih načinov: s spektrofotometrom izmerimo optično gostoto v suspenziji, lahko stehtamo mikroalge, če vzorec posušimo in določimo t. i. suspendirane snovi, lahko preštejemo število celic pod mikroskopom ali z napravo za štetje celic, citometrom. Pri mikroalgah je namreč pomembno, da kulturo požanjemo ravno pravi čas – če je pregosta, se celice senčijo in tekmujejo za prostor, če je kultura preredka, ima težave pri sprejemu presežka hranil v odpadni vodi.
V kmetijstvu se mikroalge in njihovi ekstrakti lahko uporabljajo na več načinov in za več namenov, lahko jih dodajamo bodisi preko listov, tj. foliarno, bodisi v tla in jih rastlina posrka preko korenin. Mikroalge so vir rastlinskih makro- in mikroelementov ter aminokislin in omogočajo boljšo rast, razvoj in večjo odpornost rastlin. Poleg tega mikroalge proizvajajo rastlinske hormone, zato lahko s takimi pripravki delujemo stimulativno na razvoj rastlin, npr. večjo fotosintetsko aktivnost ali hitrejši razvoj korenin. Nekatere cianobakterije, ki jih tudi uvrščamo med mikroalge, so sposobne vezave dušika iz zraka in tako omogočajo rastlinam lažji dostop do tega pomembnega hranila, obenem pa s tem manjšo porabo gnojil.
Stroj za medvrstno ožiganje plevela
Avtor: doc. dr. Filip Vučajnk Fotografija: Karel Filip Drobne
Ožiganje plevela spada med alternativne načine zatiranja plevelov, pri katerih se ne uporablja fitofarmacevtskih sredstev. Med alternativne načine zatiranja plevelov spada na primer tudi okopavanje. Glavna razlika med obema alternativnima načinoma zatiranja plevelov je v tem, da pri rednem ožiganju lahko zatremo vse plevele, medtem ko lahko pri okopavanju določene vrste plevelov še bolj razširimo zaradi razdrobljenih korenin. Največja prednost ožiganja plevela je, da ne poškodujemo tal in talnih organizmov v zemlji.
Metoda ožiganja plevela je bila prvič uporabljena v Ameriki leta 1852. V Arkansasu v zvezni državi Columbia je John A. Craig prvič uporabil patentirano napravo za ožiganje plevela. Vse do leta 1943 so vse naprave sledile osnovnemu konceptu in so kot gorivo za ožiganje uporabljale petrolej ali bencin. Zaradi uporabljenega goriva je bilo težavno ohranjanje enakomernega plamena, kar je privedlo do prehoda na utekočinjen zemeljski plin. Naprave na utekočinjen zemeljski plin so kmetje že uporabljali na posevkih koruze, bombaževca in sladkornega trsa. Metoda ožiganja plevela je sčasoma prišla v uporabo tudi v Evropo. Leta 1950 so kot gorivo uporabljali petrolej, šele leta 1960 so prešli na tekoč zemeljski plin. Veliko povpraševanja po napravah za ožiganje plevela in njihovem razvoju je bilo v Švici zaradi številnih ekoloških kmetij.
Metoda ožiganja plevela kljub imenu ne požge plevela, ampak ga za kratek čas izpostavimo visoki temperaturi. Posledica visoke temperature sta razgradnja beljakovin v rastlini in pokanje membranskih celic, kar privede do onemogočene fotosinteze ter posledično odmrtja plevela. Visoka temperatura na rastlino vpliva na dva načina: če rastlino segrejemo na 70 °C, se beljakovine denaturirajo in celice posledično propadejo; če rastlino segrejemo na 110 °C, temperatura povzroči povečanje volumna tekočine v celicah, zaradi česar celice popokajo, rastlina pa se posuši. Oba načina onemogočita izvajanje fotosinteze, kar privede do izsušitve rastline v dveh do treh dneh. Učinkovitost ožiganja plevela preverimo s stiskom listov plevela, če se na listu pozna obris prsta, ko stisnemo plevel, lahko trdimo, da so celice popokale. Ob ponavljajočem ožiganju na določene intervale vplivamo tudi na večletne plevele in jih uničimo, saj jih posevek lahko preraste ter tako zatre že oslabljeni plevel. Pri ožiganju moramo biti pozorni na večje plevele, saj obstaja možnost, da ostanejo nepoškodovani, paziti moramo tudi na to, da jih ne ožigamo prepogosto, saj vsako dodatno ožiganje, ki rastlino zogleni, pomeni za nas večji strošek in večjo porabo energije.
Naprave, ki jih upravljamo s strojem, se največ uporabljajo v kmetijstvu (na njivah, v sadovnjakih, vinogradih, na večjih površinah …). Pri teh priključkih ločimo med napravo za ožiganje celotne delovne površine naprave ter napravo za ožiganje med vrstami posevkov. Naprave za medvrstno ožiganje imajo poleg dveh šob za ožiganje nameščene tudi variabilne kovinske posode, s katerimi zaščitimo posevek, povečamo učinkovitost ožiganja ter zmanjšamo porabo plina. Pozitivne lastnosti ožiganja s strojem so: da smo učinkovitejši, znižamo stroške na obdelovalno površino v primerjavi z ročno metodo, naprava pa je tehnično dodelana. Slabost je visoka nakupna cena, neokretnost naprave, manj natančno odmerjanje plamena.
Ožiganje neposredno vpliva le na nadzemni del plevelov. Ugotovili so, da je kljub ožiganju nadzemnega dela plevela prizadet tudi koreninski sistem, saj se strupene snovi prenašajo do korenin zaradi temperaturne degradacije nadzemnega dela plevela. Pri ožiganju plevela moramo vedeti, da je učinkovitost te metode odvisna od razvoja in odpornosti plevela. Zaščitni mehanizmi rastlin, kot so dlačice, zaščitni voski, lignin v celicah (olesenelost rastlin) ter obnovitvena sposobnost rastline, negativno vplivajo na učinkovitost zatiranja plevela z ožiganjem. Če imamo na posevkih plevele z več lastnostmi, ki negativno vplivajo na zatiranje, jih moramo ožigati večkrat – plevele, ki nimajo teh lastnosti, lahko ožigamo večkrat, saj z naslednjimi ožiganji prizadenemo tudi ostale dele rastline, ki so bili prej nedostopni zaradi listov.
Viri:
Aljaž PIRC. 2019. Nekonvencionalno zatiranje plevela. Diplomsko delo. Mentor: prof. dr. Rajko Bernik. 31 str.
Janez POŽAR. 2020. Poraba energije pri ožiganju plevela. Diplomsko delo. Mentor: prof. dr. Rajko Bernik. 31 str.
Brezpilotni letalniki ali droni
Avtor: doc. dr. Klemen Eler Fotografija: Karel Filip Drobne
Za daljinsko zaznavanje zemljišč oziroma površja se v svetu največ uporabljajo letala in sateliti, ki imajo nekaj omejitev (cena, občutljivost na vreme oziroma oblake, manjša prostorska ločljivost posnetkov). Droni kot nosilci različnih senzorjev in kamer zapolnjujejo te omejitve satelitov in letal, saj so mnogo cenejši, manj občutljivi na oblačnost, z njih pa pridobimo podatke visoke prostorske ločljivosti. Slednje je pomembno v okviru t. i. preciznega kmetijstva, katerega namen je med drugim izboljšanje učinkovitosti rabe okoljsko problematičnih ukrepov v kmetijstvu (gnojenje, uporaba fitofarmacevtskih sredstev, namakanje), saj jih izvajamo le na delih posevka ali nasada, za katere visokoločljivo daljinsko zaznavanje pokaže slabše stanje rastlin.
Zajem stanja rastlin oziroma kmetijskega zemljišča s senzorji na dronu pa ni povsem enostaven. Poleg same izvedbe poleta, ki združuje veščine letenja in poznavanje pravil (npr. območja letenja, omejitve razdalj in višin, cone prepovedi), je treba pridobljene surove posnetke na primeren način obdelati ter interpretirati.
Na Oddelku za agronomijo si lastimo dron, ki je plod slovenskega znanja, nanj pa imamo nameščeno multispektralno kamero, ki je prilagojena zajemanju značilnosti vegetacije. To je kamera, s katero poleg vidnega dela svetlobnega spektra, kar vidi tudi človeško oko, zajamemo še tiste dele spektra od površja odbite Sončeve svetlobe, ki jih mi ne vidimo, vendar posebej dobro kažejo na aktivnost, stresno stanje in obilnost snemane vegetacije. Taka je bližnja infrardeča svetloba valovnih dolžin med 0,8 in 1,2 µm, poškodovana, redkejša in nižja vegetacija ter taka v stresu odbija manj te svetlobe kot zdrava, gosta in visoka vegetacija, ki ni v stresu. Po tem načinu deluje ocena stanja rastlin glede njihove poškodovanosti zaradi bolezni ali škodljivcev, stresa zaradi pomanjkanja vode ali hranil v tleh oziroma ocena celega posevka glede kakovosti vznika, višine, biomase, fenofaze in zapleveljenosti.
Dron skupaj z omenjeno kamero največ uporabljamo v poljskih in travniških poskusih, pri čemer raziskujemo učinke različnih načinov gnojenja, aplikacije biostimulantov, obdelave tal in namakanja na kmetijske rastline in agroekosistem v celoti. V teh poskusih pridobljene podatke daljinskega zaznavanja tudi kalibriramo z meritvami na terenu, kar je zelo pomemben korak, ko skušamo številčne vrednosti iz daljinskega zaznavanja pretvoriti v parameter, ki dejansko kaže aktivnost in obilnost vegetacije. To storimo tako, da hkrati ob snemanju z dronom opravljamo različne kontaktne meritve na rastlinah, kot so višina rastlin in biomasa, ocena vsebnosti klorofila v listih, vsebnost vode v listih ter indeks listne površine.
Field map
Avtor: Tomaž Adamič Fotografija: Karel Filip Drobne
Sistem Field map je bil razvit na Češkem z namenom avtomatizacije meritev gozdov kot pomoč gozdarjem na terenu. V Sloveniji ga uporabljamo že nekaj let. Slovenija je gozdnata država, saj gozdovi pokrivajo skoraj 60 odstotkov površine. Leta 1900 je gozd pokrival 41 odstotkov vsega površja Slovenije, leta 1971 je pokrival 37 odstotkov, leta 1995 pa 54 odstotkov. Vsi prej navedeni podatki izhajajo iz meritev v okviru gozdne inventure. V preteklosti so meritve izvajali z metri in kompasi, sedaj se meritve avtomatizirajo. Sistem Field map uporabljamo za meritve v gozdnih rezervatih in drugih raziskovalnih ploskvah po vsej Sloveniji. Gozdni rezervati so ohranjeni naravni gozdovi, prepuščeni naravnemu razvoju, v njih pa je v preteklosti potekalo gospodarjenje. Tako imenovani pragozdovi oziroma pragozdni ostanki so naravna oblika gozdne vegetacije, ki se je razvijala sama brez posrednega ali neposrednega vpliva človeka. Poznavanje naravnih procesov v pragozdovih je pomembno za gospodarjenje z ostalimi gozdovi po Sloveniji. Zanimajo nas dinamike naravnih motenj manjšega ali večjega obsega (vetrolomi, snegolomi, žledolomi ...), količina odmrle lesne mase, pomlajevanje različnih drevesnih vrst, analize semenskih sestojev ...
Spremljanje medveda z ovratnico
Avtor: dr. Dejan Bordjan Fotografija: Karel Filip Drobne
Ob gozdu pogosto pomislimo na sestoj dreves in les, ki ga pridobivamo že vso zgodovino Slovenije. Danes se veliko ljudi zaveda, da je gozd veliko več kot samo to. Ob mnogih gozdnih sadovih ter rekreaciji mnogi obiščejo gozd, da si napolnijo baterije. A tam nismo sami. Gozd naseljuje cela paleta živali, med katerimi so mnoge gospodarsko pomembne. Poleg ekonomske koristi (vodena opazovanja, lov …) se pri nekaterih vrstah pojavljajo tudi škode in pri velikih zvereh tudi strah pred napadom. Da bi lahko zmanjšali škodo in razgrnili nekaj starih strahov ter te vrste obenem ohranili za prihodnje rodove, jih je treba bolje spoznati. V preteklosti je bila najpomembnejša metoda pridobivanja podatkov preprosto opazovanje oziroma v gozdu bolj iskanje sledov. V današnjem času to ni več dovolj. Da bi bolje spoznali ciljne vrste, raziskovalci uporabljajo mnogo modernejših metod. Med njimi vsekakor izstopa telemetrično spremljanje živali z uporabo nameščenega oddajnika. Kot vse se je tudi ta del znanosti v zadnjih desetletjih močno razvil. Tako lahko sedaj dobesedno iz pisarne spremljamo premike živali in jim tako virtualno sledimo skozi prostor. Obenem lahko spremljamo še mnoge druge podrobnosti iz skritega življenja živali, kot so telesna temperatura, intenzivnost gibanja ter z nameščeno kamero na ovratnici tudi intimne trenutke.
V skupini za ekologijo in upravljanje prostoživečih živali Katedre za zdravje gozda in upravljanje prostoživečih živali Oddelka za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire smo do sedaj z različnimi tipi telemetričnih ovratnic opremili živali od velikosti sive vrane do medveda. Z vsako vrsto in z vsakim osebkom smo pridobili veliko neprecenljivega znanja. Ugotovili smo, kako daleč iz ustaljenega domačega okoliša lahko gredo družine vznemirjenih divjih prašičev, koliko vsak dan prehodijo rjavi medvedi in kaj za jelenjad pomenijo krmišča.
Vsako spremljanje se začne z ulovom ciljne živali. Metode ulova so različne in z vsemi si prizadevamo za čim manjše trpljenje živali. Ko se žival ulovi, se jo uspava ter izmerijo telesne značilnosti. Pogosto se ujeti živali vzame vzorce krvi, dlak ali perja za kasnejše analize. Žival se opremi z ovratnico in ob budnim očesom veterinarja izpusti. Pri pticah je postopek nekoliko drugačen, saj se ptic ne uspava in pogosto se jim nadene nahrbtnik namesto ovratnice. Današnji oddajniki so zelo zmogljivi in omogočajo veliko odčitkov lokacij vsak dan. Pogostost odčitkov je odvisna od potrebe raziskave in je lahko en na dan ali en vsakih nekaj minut.
Medvedja ovratnica na fotografiji je bila nameščena na enega izmed medvedov, ki smo jih spremljali v okviru evropskega projekta Life DinAlp Bear. Najtežji del ovratnice je praviloma baterija. Ker so medvedi masivne živali, je slednja lahko velika. Mnogi oddajniki imajo za podaljšanje življenja oddajnikov sončne celice, a so medvedi praviloma nočne živali, zato sončne celice v tem primeru niso smiselne. Posledica je, da imajo baterije za ovratnice omejeno življenjsko dobo. Da nam po prenehanju delovanja ovratnice ni treba živali ponovno ujeti, je sestavni del ovratnice tudi sprostilni mehanizem. Ta je programiran tako, da se po približno dveh letih sprosti. Ovratnica se odpre in pade z živali. Ob tem ovratnica pošlje sporočilo o sprostitvi, ki ga dobimo na računalnik. Ovratnica potem odprta leži na tleh podobno kot na fotografiji, dokler je ne najdemo. Ker je ovratnica takrat praviloma še aktivna, jo lahko poiščemo z radijskim sprejemnikom. To je pomembno, saj se mnogi podatki, ki jih zbiramo, shranjujejo samo v ovratnici in bi izguba ovratnice pomenila tudi izgubo teh podatkov.
Doslej smo z uporabo podatkov, ki smo jih pridobili iz ovratnic, pomembno prispevali k uspešnemu ohranjanju velikih zveri v Sloveniji, izboljšanju razumevanja nekaterih njihovih obnašanj ter posledično tudi k nižanju škode, ki jo povzročijo.
Rastna komora
Avtor: prof. dr. Maja Jurc Fotografija: Karel Filip Drobne
Rastna komora je uporabna v raziskavah zooekologije, entomologije, rastlinske patologije, ekofiziologije, študijah rastlinskih tkivnih kultur, kalitve semen, genskih raziskavah rastlin idr. Komora je enostavna za uporabo, popolnoma samokrmilna in omogoča: regulacijo temperature, Rh, simulacijo dan/noč, nastavitve različnih načinov osvetlitve ter možnost regulacije CO2.
Pridobljeni podatki in informacije, ki jih zbiramo z uporabo rastne komore RK-1000CH, omogočajo razvoj fenoloških modelov – orodja za optimizacijo monitoringa najnevarnejših vrst podlubnikov, ki v gozdovih povzročajo ekonomsko škodo, ter pripravo preventivnih ukrepov za preprečevanje izbruhov podlubnikov v gozdu.
Iglasti gozdovi Evrope so dom za številne dendrobionte, med katerimi so najpomembnejši podlubniki (Curculionidae: Scolytinae). Večina vrst se razmnožuje le na mrtvih drevesih ter igra pomembno vlogo pri razgradnji lesa. Nekaj vrst povzroča namnožitve – to so dvotrni podlubnik Ips duplicatus (Sahlberg, 1836), mali osmerozobi smrekov lubadar Ips amitinus (Eichhoff, 1817) ter najpomembnejši osmerozobi smrekov lubadar Ips typographus (Linnaeus, 1758). Zadnji naseli drevje z zmanjšano vitalnostjo ter poškodovano in sušeče se drevje, ko je velikost njegove populacije majhna, vendar lahko množično napade veliko zdravih dreves pri povečani populaciji.
Podlubniki, ki preidejo v gradacijo, uspešno kolonizirajo zdrava drevesa, kar je zanje največkrat usodno, saj na stotine napadov podlubnikov uniči žive dele drevesa pod skorjo, kot so ličje, kambialno tkivo in beljava, kar drevesu onemogoča transport asimilatov in vode z rudninski snovmi. To so vrste, ki lahko imajo eno ali več generacij na leto. Fekunditeta (realizirano potomstvo v idealnih razmerah okolja) se povečuje s premerom drevesa in debelino skorje. V optimalnih razmerah se lahko populacije podlubnikov številčno povečajo več kot 15-krat od ene generacije do naslednje. To teoretično pomeni 225-kratno povečanje števila osebkov v naslednjem letu za populacije, ki imajo dve generaciji na leto. Vsi podlubniki tudi okužijo gostiteljska drevesa z asociacijskimi in patogenimi glivami, kar dodatno poškoduje drevo.
Podnebne spremembe ugodno vplivajo na razvoj podlubnikov, ker (a) olajšajo preživetje in razvoj podlubnikov (npr. z dokončanjem dodatnih generacij hroščev na leto), (b) povečajo potencialni habitat hroščev tako, da omogočijo širjenje hroščev v višje nadmorske višine in bolj proti severu, (c) povečujejo verjetnost za ekstremne vremenske dogodke, ki zajemajo celotno regijo (npr. suša), kar slabi obrambo dreves, in (d) so napadena drevesa dovzetnejša za druge škodljive organizme. Poleg spreminjanja dinamike populacije hroščev in dovzetnosti gostiteljskih dreves podnebne spremembe povečujejo tudi tveganje za širjenje tujerodnih vrst žuželk.
V novih razmerah podlubniki spreminjajo bionomijo in povzročajo vedno večjo ekonomsko škodo v gozdovih Severne Amerike in Evrope. Tudi pri nas smo v zadnjih desetletjih zaznali ekstremne vremenske dogodke v gozdovih. Tako je npr. februarja 2014 več kot polovico naših gozdov prizadel katastrofalen žled, ki je z 9,32 miliona m3 poškodovanega drevja največja zabeležena naravna ujma v slovenskih gozdovih na splošno. Vendar je žledolom poškodoval manj lesa kot poznejši napadi I. typographus (sanitarni posek v letih 2014–2018 je zaradi žledoloma znašal 5,86 miliona m3, zaradi podlubnikov pa 7,13 miliona m3).
Kljub dolgi zgodovini raziskav podlubnikov je sorazmerno malo znanega, kako se namnožitve dejansko ustavijo, prav tako ne vemo veliko o vplivu eksogenih biotskih dejavnikov na populacije podlubnikov.
V prihodnosti naj bi se po vsej Evropi povečale gradacije podlubnikov. Največje kratkoročno povečanje pričakujejo v atlantskem območju Evrope. Povprečna letna škoda zaradi podlubnikov v letih 2021–2030 bo predvidoma skoraj šestkrat večja, kot je bila v letih 1971–2010. Pričakovati je, da se bodo kratkoročni trendi nadaljevali v Evropi v celotnem 21. stoletju.
Namnožitve podlubnikov se v naših smrekovih gozdovih pojavljajo v rednih fluktuacijah, gospodarska škoda za lastnike gozdov in izgube drugih vrednosti gozda so velike. Razlogov je več in objektivni so predvsem pogostejši vremenski ekstremni dogodki in spremenjena bionomija najnevarnejših smrekovih podlubnikov. Premalo pa naredimo glede preventive, nenehnega spremljanja zdravja gozda, predvsem v času do rojenja, ter hitre in učinkovite sanacije poškodovanih gozdov v istem letu, ko poškodbe nastanejo.
Zato potrebujemo sodobne bioekološke raziskave vseh komponent gozda, ki bodo podlaga zagotavljanja trajnostnega razvoja gozdnih ekosistemov za nas in naše zanamce.
Vir: Jurc, M., 2020. Živeti s podlubniki : trajnostno upravljanje gozdov v Evropi = Living with Bark beetles : sustainable forest management in Europe. Gozdarski vestnik : slovenska strokovna revija za gozdarstvo, ISSN 0017-2723, 78, št. 9, str. 325-335.
Risanje
Avtor: doc. mag. Mateja Kregar Tršar Fotografija: Filipa Valenčić
Z risbo ustvarjamo nove koncepte, razvijamo, predstavljamo in uresničujemo ideje. Taka risba namenoma izpostavlja in pripoveduje zgodbe, ki jih iz drugačnih prezentacijskih tehnik včasih niti ne razberemo. Je močnejša od bežnega vtisa in prispeva k boljšemu zavedanju določene organizacije ali delovanja opazovane kompozicije. Razkriva detajle in odnose v prostoru, ki bi sicer ušli očesu in umu, razkriva interes in občutljivost, raziskuje prostor. Je nepogrešljiva faza vsakega kreativnega raziskovanja.
Z risbo opazujemo tudi spremembe v prostoru, kot so letni časi, vremenski pojavi in različna osvetlitev. Razumevanje spremenljivosti odprtega prostora je tisto, kar odlikuje krajinskega arhitekta, bodisi v poklicih prostorskega oblikovanja, v katerih je v začetnih fazah projektiranja še kako potrebno znanje kreativnega in abstraktnega razmišljanja, bodisi v poklicih prostorskega planiranja, v katerih so v ospredju vprašanja o uresničevanju nasprotujočih si naravovarstvenih in aktualnih razvojnih teženj sodobnega časa (recimo načrtovanje poteka prometnic, daljnovodov, postavitve sončnih elektrarn ali druga infrastruktura v odprtem prostoru, ki je potrebna v dobi digitalizacije – IKT). Z uporabo risbe si krajinski arhitekti prizadevamo razumeti slojevitost in prepletenost elementov odprtega prostora, krajine. Na ta način prepoznavamo značilne krajinske vzorce. Z analitičnim skiciranjem se oziramo na prostorski kontekst, ki ga določajo relief (ravnina, gričevje, hribovje, gorovje), raba tal (gozdovi, vinogradi, naselja, travniki, sadovnjaki, orna zemljišča, vodna telesa itd.) in krajinske prvine, ki dajo krajinskemu vzorcu poseben pečat (recimo presihajoča jezera kraških polj, v terasah strnjena naselja primorske regije ali njivsko-travniške ravnine subpanonske regije). Z analitičnim skiciranjem osmišljamo prostor in se o narisanem preizprašujemo z novo risbo. Spoznanje, ki ga na ta način dosežemo, je za krajinsko načrtovanje velikokrat bistveno in ga ne moremo zabeležiti pridobiti zgolj iz pisarne ali laboratorija. Šele v naslednjih fazah načrtovanja znanje nadgrajujemo z uporabo zahtevnejših analitičnih inženirskih orodij, kot nam to omogočajo sodobna geoinformacijska orodja. A za začetek sta vse, kar potrebujemo, navaden svinčnik in papir.
Geoinformacijska orodja
Avtor: Tadej Bevk Fotografija: Karel Filip Drobne
Krajinski arhitekti se ukvarjamo z načrtovanjem obsežnih območij, v katerih se skušajo uveljaviti številni, pogosto nasprotujoči si interesi. Reševanje prostorsko obsežnih in spornih problemov mora temeljiti na zanesljivih, točnih in dobro predstavljenih podatkih, ki so nujna podlaga za ustvarjalno reševanje problemov sodobne družbe. Ker je količina podatkov, ki jih ustvarja človek, nepregledna, so za njihovo uporabo ključni zastavljanje pravih vprašanj, dobra interpretacija in poznavanje analitičnih orodij, ki nam našteto omogočajo izvesti. V krajinskem načrtovanju uporabljamo tako uradne in strokovne podatke kot podatke množičnega izvora (crowdsourcing), ki jih pridobimo iz lastnih aplikacij ali z družbenih omrežij. Vsak podatek, ki ga je možno geolocirati, torej umestiti na zemeljsko površje, je potencialen vir informacij v krajinskonačrtovalskih nalogah. Kadar želimo podatke le pregledovati, z geoinformacijskimi orodji izdelamo pregledne prostorske prikaze, ki raziskujejo in podrobneje prikazujejo posamezno temo (npr. vodo, mobilnost, poselitev itd.). S prekrivanjem, seštevanjem, analizami omrežja in drugimi pristopi ugotavljamo medsebojne prostorske odnose različnih elementov in razlagamo delovanje krajine. Na podlagi takšne analize zgradbe krajine je bila na primer narejena Regionalna razdelitev krajinskih tipov v Sloveniji, ki je za zdaj najpopolnejši opis slovenskih krajin. Za odločanje o prihodnji rabi tal pa so pomembnejši vrednostni modeli, ki z ovrednotenjem različnih značilnosti prostora opredeljujejo, kako ranljiva je krajina zaradi določene dejavnosti na eni strani in kako privlačen je prostor za razvoj te dejavnosti na drugi strani. Z združevanjem obeh, modela ranljivosti in privlačnosti, lahko dejavnosti v prostor umestimo tako, da povzročijo čim manj škode. Tak pristop je bil na primer uporabljen za izbor variante trase tretje razvojne osi ter mnogih drugih infrastrukturnih projektov.
Ker krajinsko načrtovanje zadeva mnoge akterje, je ne nazadnje tako obdelane podatke treba tudi ustrezno prikazati. Glavne ugotovitve geoinformacijske analize morajo biti predstavljene jasno, privlačno in ne smejo zavajati, saj nam omogočajo odločanje o prihodnjem prostorskem razvoju na način, da zadovolji kar največ interesov, čim manj škoduje okolju ter ustvarja lepo in kakovostno bivalno okolje.
Neposredno digitalno izdelovanje
Avtor: dr. Tomaž Pipan Fotografija: Karel Filip Drobne
Dobra predstavitev projekta in znanje izdelovanja prepričljivih maket naših oblikovalskih in planerskih idej sta glavni spretnosti za uspešno delo krajinskega arhitekta. Temelji na praktičnem obvladovanju predstavitvenih tehnik. Sodobne tehnike, kot je na primer neposredno digitalno izdelovanje (angleško Direct Digital Manufacturing), nam omogočajo nazornejše, podrobnejše in tehnično dovršene predstavitve. Za doseganje le-teh zahtevajo mešanico spretnosti tako sodobnih glede poznavanja računalniških programov ter orodij, kot sta rezalnik CNC in 3D-tiskalnik, kot tudi klasičnih, kot so ročne spretnosti in poznavanje materialov. Najnaprednejši pristopi združujejo tako klasične ročne spretnosti kot tudi sodobna digitalna orodja v boljše rezultate. Povezovanje digitalnega in ročnega dela v praksi krajinskega arhitekta je predpogoj za uspešno delo.
Proces neposrednega digitalnega izdelovanja pomeni izdelovanje končnih izdelkov ali polizdelkov neposredno iz digitalnih načrtov. V primeru rezalnika CNC izdelujemo plastnice terena ali dele projekta ter jih nato sestavimo, zlepimo, privijemo skupaj, da naredimo končno maketo. Pri 3D-tiskanju je postopek bolj digitalen, saj dobimo končni model ideje stiskan v celoti. Tu sta potrebna dobro poznavanje digitalnih oblikovalskih orodij, kot je Rhinoceros, ter spretnost modeliranja. Prav tako je pomembno poznavanje lastnosti umetnih materialov, iz katerih so niti za tiskanje, v povezavi z nastavitvami 3D-tiskalnika, kot sta hitrost tiska, temperatura tiskalne glave itd.