Preskoči na vsebino
Loader
en

Fakulteta za naravoslovje in matematiko Univerze v Mariboru

Raziskovanje za boljšo prihodnost

Fakulteta za naravoslovje in matematiko Univerze v Mariboru

Na Fakulteti za naravoslovje in matematiko Univerze v Mariboru (FNM UM) izvajamo raziskovalno dejavnost s pomočjo specializiranih laboratorijev in računalniške gruče. Z metodami strojnega učenja in avtomatiziranih računalniških algoritmov izvajamo računsko intenzivne raziskave s področij biologije, ekologije, biofizike, fizike, matematike in računalništva, pri tem razvijamo biofizikalne modele podkrepljene s podatkovnim rudarjenjem in analizo velikih količin podatkov.

V okviru inštituta Oddelka za matematiko in računalništvo raziskujemo tudi na več področjih uporabne matematike. Sem sodijo nekatere raziskave na področju diskretne matematike, podatkovno rudarjenje, analiza omrežij in računalniška matematika. Tudi na drugih področjih (teoretične) matematike pa si v kontekstu preizkušanja domnev občasno pomagamo z naslednjo opremo: računalniška gruča s karakteristikami 2 IBM x3850 M2 server, 48 Intel Xeon X7460 procesor, 32 SAS diskov povezanih z RAID 10.

Laboratorij za modeliranje bioloških sistemov je prvenstveno posvečen matematičnemu modeliranju in simulacijam. Modeli so usmerjeni v opis, analizo in preučevanje temeljnih mehanizmov različnih biomedicinskih sistemov na različnih velikostnih redih in časovnih skalah. Največ pozornosti namenjamo izdelavi modelov celičnih oscilatorjev in v okviru tega tesno sodelujemo z eksperimentalnimi skupinami iz Slovenije in tujine. V tesnem sodelovanju z zdravstvenimi institucijami (ZD dr. Adolfa Drolca, UKC MB, UKC LJ, SB Slovenj Gradec in ZZZS) v laboratoriju izvajamo tudi analize na velikih količinah podatkov. Pri tem uporabljamo metode podatkovnega rudarjenja, strojnega učenja, mrežnih znanosti, nelinearne analize časovnih vrst in napredne metode za analizo besedil. Velik poudarek dela je namenjen interdisciplinarnim raziskavam, pri katerih se povezujejo področja komputacijske fizike, kompleksnih sistemov in medicine, s čimer sledimo sodobnim smernicam razvoja na področju biomedicinskih raziskav. Eksperimentalno sodelovanje temelji prvenstveno na večcelični konfokalni fluorescenčni mikroskopiji, pri zahtevnejših izračunih in analizah pa si občasno pomagamo z računalniško gručo.

V laboratoriju za morfometrijo izvajamo kvantitativne analize oblike in velikosti bioloških objektov, ki jih zajemamo s pomočjo različnih naprav in programske opreme v dvo in tridimenzionalnem prostoru. Objekti analize so različne morfološke strukture od nivoja celice, organov in celotnega organizma. Najpogosteje so to skeletni elementi kot so lobanja, spodnja čeljustnica ali zobje sesalcev, fosilni ostanki in drugi biološki objekti. Izvajamo tudi analize in vrednotenje anatomskih meritev z uporabo različnih morfometričnih pristopov in najzahtevnejših statističnih orodij. Morfološko variabilnost razlagamo z različnimi dejavniki, na primer kot posledico adaptacij na okolje in selekcijske pritiske.

V laboratoriju za mikrobiologijo in mikrobno biotehnologijo preučujemo mikroorganizme z vidika njihove genetske in metabolne pestrosti ter sposobnosti proizvodnje različnih industrijsko uporabnih proizvodov, kot so npr. nanoceluloza in acetanom podobni polisaharidi. Pri tem uporabljamo klasične mikrobiološke pristope, molekularno-biološke metode, še posebno sekvenciranje celotnih genomskih zaporedij z najsodobnejšimi tehnologijami, metagenomsko analizo ter analizo nukleotidnih zaporedij z različnimi bioinformatskimi orodji.

V laboratoriju za etologijo nadgrajujemo obstoječe znanje o vedenjskih mehanizmih in prilagoditvah na spremembe v okolju ter prepoznavamo mehanizme obstoja in sobivanja vrst. Modelni organizem raziskovanja so sedentarni plenilci, vezani na določene habitate, na katerih testiramo vplive biotskih in abiotskih dejavnikov v okolju. Zanimajo nas znotraj vrstne in medvrstne interakcije, vibracijska komunikacija ter lokalizacija plena. Raziskave obsegajo tudi ekofiziologijo in etologijo podlubnikov. Vedenje analiziramo s pomočjo profesionalne programske opreme za analizo vedenja ter uporabo statističnih orodji. V okviru laboratorija prav tako nadgrajujemo podporno zbirko skupine Neuroptera na nivoju Slovenije in Balkanskega polotoka ter ugotavljamo biodiverzitetne vzorce in procese v tej skupini.

V laboratoriju za fiziologijo rastlin in botaniko razvijamo in vitro postopke za razmnoževanje, varovanje in shranjevanje z zamrzovanjem redkih, zaščitenih ali ogroženih rastlinskih vrst. Raziskujemo fitoremediacijski potencial različnih vodnih rastlin v tkivni kulturi za privzem  težkih kovin in drugih elementov v sledovih. Raziskujemo vpliv selena na rastline v kulturi in možnost zaščite rastlin s tem elementom. Vodne rastline uporabljamo v strupenostnih testih za vode. Raziskujemo fitoremediacijski potencial hitro rastočih kopenskih rastlin. Analiza hormonskega statusa rastlin z biotesti na rastlinske hormone avksine in citokinine.

V laboratoriju gojimo in raziskujemo proizvodnjo sekundarnih substanc v bioreaktorskih sistemih. V bioreaktorskih sistemih raziskujemo proizvodnjo biomase in astaksantina v algi Haematococcus pluvialis. Nameščena sta dva bioreaktorska sistema za gojenje mikroalg  opremljena z sistemi za regulacijo različnih ekoloških parametrov: črpalke, filter, gojitvenimi posodami, sistemom za dovajanje CO2, vzdrževanje pH, LED razsvetljavo,  z možnostjo nastavitev različnih kombinacij valovnih dolžin, jakosti in časa osvetlitve.

Molekularni laboratorij je usmerjen v analizo vpliva genetske osiromašenosti na preživitveno sposobnost majhnih populacij redkih vrst v Sloveniji. Evolucijske procese v populacijah lahko pojasnjujemo z genealogijami nukleotidnih zaporedij DNK, ter z ekološkimi študijami. Pri izvedbi teh analiz uporabljamo Laboratorij za molekularno biologijo in Laboratorij za botaniko, z naslednjimi aparati: aparat za PCR, elektroforeze, brezprašna komora, termoblok, liofilizator, centrifuga, sistem za čisto vodo, parni sterilizator, aparat za mehanično razbijanje celic ter mikroskop.

V GIS laboratoriju je predmet proučevanja raziskovalne skupine vezan na merilo dojemanja prostora. Raziskave na ta način zaobjemajo biodiverziteto od vrstnega do ekosistemskega nivoja, ob upoštevanju časovne komponente in okoljskih parametrov. Sem sodijo taksonomske raziskave, flore višjih rastlin, vegetacijskih vzorcev, kmetijske rabe tal, krajinske strukture, vse v odvisnosti od geografskih dejavnikov, okolijskih parametrov ter tudi družbeno ekonomskih vzrokov. Posebna pozornost  velja dinamiki sprememb v času, vzrokih za dinamiko ter napovedovanju (modeliranju) za bodočnost. Pri tem povezujemo podatke biodiverzitete na vseh nivojih z okolijskimi in družbenimi parametri ter jih umeščamo v konkreten prostorski okvir. Senzorji za ekološke meritve so nameščeni na terenu, vse od travniških, gozdnih do jamskih ekosistemov. Aplikacija rezultatov je pomembna za odprta naravovarstvena vprašanja, konkretne naravovarstvene probleme v posameznih regijah in v različnih ekosistemih, od travniških, mokriščnih, gozdnih, pa vse do jamskih. Rezultati in modeliranja so uporabni za umeščanje posegov v prostor v občutljivih območjih Natura 2000 v Sloveniji in širše. Laboratorij vključuje naslednje aparate: GNSS naparava, naprave za dolgoročno zajemanje podatkov – temperature in vlage, meteorološka postaja, termična kamera z visokofrekvenčnim zajemanjem slike, programsko orodje (TerrSET, GIS).

V laboratoriju za fiziologijo živali nadaljujemo raziskave vibracijske komunikacije volkcev, in sicer ugotavljamo katere komponente vibracijskega signala so pomembne za zaznavanje smeri (lokalizacijo) plena, ki s svojim gibanjem po podlagi povzroča vibracije podlage. Planiramo tudi raziskave na podlubnikih: (i) ekofiziologija podlubnikov, in sicer vplive abiotskih dejavnikov na izbiro mikrohabitata vrste Ips typographus; (ii) raziskave prebavnih encimov, predvsem celulaz, pri podlubnikih in drugih saproksilnih žuželkah, ki lahko predstavljajo pomemben doprinos v biotehnoloških.

Zapri