Jelínek J., Zicháček V.: Biologie pro gymnázia, kapitoly Ekologie rostlin a hub, Živočichové a prostředí

Šlégl J., Kislinger F., Laníková J.: Ekologie a ochrana životního prostředí pro gymnázia, kapitoly Populace, Společenstvo

Hančová H., Vlková M.: Biologie I. v kostce, kapitola Ekologie - populace, společenstvo

Atraktivní biologie - prezentace Společenstva

Atraktivní biologie - prezentace Vztahy ve společenstvu

Vztahy mezi populacemi tvoří velmi zajímavou a užitečnou část tohoto tématu. Víme již, že vztahy mohou být neutrální, negativní i pozitivní. Pozitivních vztahů je celá řada, trvalé a nezbytné soužití dvou populací nazýváme mutualismus, v užším slova smyslu se označuje jako symbióza.

Mutualismu se velmi podrobně a zajímavě věnují pánové Čepička I., Kolář F., Synek P. v přípravném textu biologické olympiády kategorie A a B (Mutualismus 2007), z něhož jsem čerpala. Celý text najdete v archivu na stránkách biologické olympiády.

U zadaného úkolu vždy pečlivě prostudujte text a pak odpovězte na otázky.





1. Hlízková symbióza s kořeny bobovitých

Tento typ „dusíkaté“ symbiózy je zdaleka nejznámější a také člověkem nejvíce vy­užívaný. Příkladem může být pole jetele nebo vojtěšky: symbiotické bakterie ukryté v kořenových hlízkách těchto rostlin fixují vzdušný dusík a ve výsledku obohacují polní půdu o tuto potřebnou živinu.



Otázky:

1) Jakou funkci mají symbiotické bakterie v kořenových hlízkách?

2) Jaký důsledek to má pro půdu, ve které tyto rostliny rostou?




2. Mykorhiza

Mykorhizou rozumíme symbiotický, oboustranně prospěšný vztah mezi půdními houbami a kořeny rostlin. Význam tohoto vztahu býval dlouho podceňován, dnes však již není pochyb o jeho ohromné důležitosti pro život většiny rostlin a jejich fun­gování v ekosystému. Již samotné zastoupení mykorhizních rostlin je impozantní – střízlivější odhady hovoří o 70%, odvážlivci uvádějí dokonce 90% druhů rostlin. Z tohoto pohledu pak mykorhiza není něčím zvláštním nebo výjimečným. Naopak rostliny, které mykorhizy netvoří, můžeme brát jako cosi neobvyklého.



Ať se procházíme lesem nebo loukou, šlapeme po půdě protkané hustou spletí kořenů a vláken (hyf) symbiotických hub. Většina hub, se kterými se na podzim běžně setkáváte v lese a případně si na nich potom doma pochutnáváte, jsou plodnice mykorhizních hub. Existuje ale i celá řada hub saprotrofních, tedy žijících z rozkladu odumřelé organické hmoty (např. kropidlák na starém bochníku chleba) nebo parazitických (např. některé choroše na kmenech živých stromů). Známe dokonce houby dravé, které do zkroucených konců svých hyf loví drobná háďátka (a nejsou to žádné exotické houby, patří k nim například naše hlívy).



Orchideoidní mykorhiza

Vstavačovité zahrnují přes 25 000 převážně tropických druhů, což tuto čeleď řadí mezi nejbohatší v rostlinné říši. Orchideje oplývají celou řadou uni­kátních vlastností, mezi něž patří také zvláštní typ mykorhizy. Velkou pozoruhod­ností tohoto typu mykorhizy je naprostá závislost orchidejového semenáčku na jeho mykorhizní houbě. Semínka orchidejí jsou totiž extrémně drobná a lehká (váží pou­hých ca 0,000002 g!), což jim sice umožňuje dostat se do vzdálených končin nebo vylétnout do rozsochy stromu (v případě epifytických orchidejí), na druhou stranu ale s sebou nepoberou téměř žádné zásobní látky. Mladé orchidejové rostlinky tak potřebují v prvních fázích klíčení plné zásobování od mykorhizní houby.



Otázky:

1) Co je to mykorhiza?

2) Kolik rostlin je podle odhadu mykorhizních?

3) Je houba vždy symbiontem? Uveďte příklady jiných vztahů.

4) Ve které fázi životního cyklu jsou orchideje naprosto závislé na své mykorhizní houbě?




3. Lišejníky

Lišejníky jsou známým příkladem symbiotického soužití houby s drobným foto­syntetizujícím organismem (řasou nebo sinicí). Spíše než za jednolitý organismus bychom měli lišejník považovat za sdružení dvou živých částí – houbové (tzv. mykobiont) a řasové či sinicové (tzv. fotobiont).

Jak už byste mohli po absolvování předchozích kapitol tušit, ani symbiotický vztah v lišejnících není vyrovnaný a „idylický“. Není pochyb o tom, že pro houbu jako heterotrofa je vztah výhodný – získává potřebné organické látky, asimiláty. Jednoznačné výhody pro fotobionta se už hledají o poznání hůře. Možná, že mu houba usnadňuje přísun vody a minerálních látek, případně ho chrání před nepří­znivými vlivy vnějšího prostředí (sucho, nadměrné ozáření). Je však také možné, že se fotobiont pouze nachází v nedobrovolném zajetí houbových vláken. Častokrát se hovoří o tzv. „kontrolovaném parazitismu“ – houba se obohacuje na úkor řasy, ale obě strany pečlivě dohlížejí na to, aby fotobiont nebyl příliš oslaben či dokonce nezahynul.



Ať se však jedná o parazitismus nebo mutualismus, nikdo nemůže pochybovat, že tento vztah umožnil lišejníkům obsadit taková místa, kde by ani jeden z partnerů samostatně nedokázal přežít. Lišejníky jsou pravými mistry v osidlování extrémních a nehostinných stanovišť. Dokáží odolávat extrémnímu suchu, nízkým teplotám, přehřátí, nadměrnému ozáření či silnému nedostatku živin (rostou i na obnažených skalních substrátech). Někdy nám může připadat, že si lišejníky v osidlování tako­výchto extrémních míst přímo „libují“. Pravda je ovšem taková, že lišejníky jsou většinou konkurenčně velmi slabé, a proto byly donuceny specializovat se na místa, kde se nemohou uchytit jiné, konkurenčně úspěšnější organismy (zejména vyšší rostliny). Lišej­níky bývají velmi citlivé na znečištění svého životního prostředí. Toho se dá i prakticky vyu­žívat v tzv. bioindikaci – zjišťování změn v kvalitě životního prostředí sledováním lišejníků.



Otázky:

1) Co je to lišejník?

2) Popište výhody mykobionta i fotobionta.

3) Jaká stanoviště lišejníky osídlují?

4) Vysvětlete pojem bioindikátor.




4. Trávení celulózy

Trav a jiné zeleně je kolem nás všude dostatek, proto bychom si mohli pomyslet, jak to mají býložravci jednoduché. S minimální námahou si žvýkají všechno, na co kolem sebe narazí – jaká pohoda. Opak je však pravdou.

Býložravci musí řešit zásadní problém. Jak mají rostlinnou hmotu, která je z velké části tvořena celulózou, strávit? Se štěpením celulózy si dokázalo poradit jen několik skupin organismů. Pojďme se na některé nejznámější příklady blíže podívat.


Přežvýkavci

Popis anatomie trávicího traktu přežvýkavců nalezneme v každé učebnici biologie. Skládá se ze soustavy tří předžaludků, které označujeme jako čepec, bachor a kniha. Vlastním žláznatým žaludkem, kde probíhá standardní chemické trávení, je slez. Polykaná potrava prochází nejprve čepcem. Větší kusy potravy jsou vyvrženy zpět do ústní dutiny a znovu přežvýkány (odtud název celé skupiny těchto kopytníků).

Ze tří předžaludků je nejvýznamnější bachor. Například u krávy představuje bachor kolem 80 % z celkového ob­jemu předžaludků, tj. objem 100 až 200 litrů. Slouží vlast­ně jako obrovská nádoba, ve které probíhá rozklad pozřené potravy za pomoci pestrého společenstva mu­tualistických mikrobů.

V obsahu bachoru nalézáme pouze anaerobní mikroorga­nismy, které v zásadě patří mezi baktérie, nálevníky a houby. Nejpočetnější skupinou mutualistů v bachoru krávy jsou různé baktérie, v jednom mi­lilitru jich může být až sto miliard jedinců.

I zdejší prvoci tvoří složité společenstvo. Většinou se jedná o nálevníky – bachoř­ce. Tito prvoci dosahují mnohem větších velikostí než bakterie, a i když jejich počet je daleko nižší (asi jeden milion na 1 ml bachorové tekutiny), celkový objem jejich hmoty lze srovnat s objemem bakterií.


5, Termiti

Termiti jsou so­ciální skupina hmyzu, která žije v organizovaných koloniích. Zaměříme se na to, jak tento velmi úspěšný hmyz zpracovává svou potravu. Tu tvoří nejrůznější části rostlin, od stébel trávy až po dřevo. Aby mohli tohoto substrátu využít, museli se vypořá­dat se stejným problémem jako přežvýkavci, s nestravitelností celulózy.

Jedna ze skupin termitů, Macrotermitinae, se dala na pěstování hub.

Pokud něco nemůžete jíst, protože to nestrávíte, jsou zde ještě další způsoby, jak toto omezení obejít. Stačí tím „nakrmit“ organis­mus, který to umí, a pak si zvesela pochutnat na něm.

Termití houbaři si stavějí typická věžovitá termitiště, v jejichž sklepeních pak pěstují houby rodu Termitomyces. Komůrky na pěstování hub se nacházejí především v periferii celé stavby, zatímco uvnitř stavby se nacházejí obytné prostory a „královni­na komnata“.

Houby rodu Termitomyces dosahují váhy až 2,5 kg a průměru klobouku 60 cm. Tato houba se vyskytuje v termitištích v tropické části Jižní Ameriky. O houbu rostoucí na substrátu z trouchnivějícího dřeva a zbytků bylin se dělnice vzorně starají. Při „sklizni“ válejí z trouchnivějícího materiálu, kte­rý obsahuje i mycelia a spory hub, drobné kuličky. Tyto kuličky pak požírají spolu s obyčejným dřevem (nezpracovaným houbami). Exoenzymy hub (enzymy vylu­čované houbou do substrátu, na němž roste) tedy termitům umožňují trávit i jinak nestravitelnou čerstvou dřevní hmotu.



Otázky:

1) Konzumenti trávy a dřeva mají velký problém s trávením jedné látky, které?

2) Na co vsadili přežvýkavci?

3) Pojmenujte části trávicího traktu přežvýkavců.

4) Jaké anaerobní mutualistické mikroorganismy nalézáme v bachoru přežvýkavců?

5) Jakou strategii zvolili termiti rodu Macrotermitinae?

6) Kde své houby pěstují?

7) Mohou termiti požírat i dřevo houbou nezpracované? Proč?

Jiný pohled na rostliny a jejich opylovače nabízí článek Čepička I., Kolář F., Synek P.: Mutualismus 2007,kapitola Opylování (přípravný text biologické olympiády kat.A,B) - upraveno.

Opylování

Opylování je ve většině případů vztahem opravdu mutualistickým. Opylovač zajistí rostlině možnost pohlavního rozmnožování a je odměněn potravou (pyl, nek­tar). Z toho ovšem nevyplývá, že obě strany mají totožné zájmy! Rostlina potřebuje zajistit přenos pylu – pokud možno co nejpřesnější (tj. na jedince stejného druhu) a nejméně ztrátový. Opylovač ale navštěvuje květy kvůli potravě, ne proto, aby je opy­lil. Rostliny proto musely vyvinout mnoho rozličných „donucovacích mechanismů“ zajišťujících hladký průběh opylení a opylovači na ně různě zareagovali. Rozeběhla se evoluční hra s řadou pozoruhodných výsledků…

Jaké známe druhy opylení?

• Anemogamie (větrosnubnost) – přenos pylu je zajišťován větrem. Květy mají většinou redukované obaly (nepotřebují nikoho lákat; kalich s korunou spíše překážejí) a často z nich vyčnívají tyčinky a blizny. Typická je nízká efektivita opylování – úspěšnost může být pouze 1 vyklíčené pylové zrno na blizně z 1 000 000 přenášených!

• Hydrogamie – opylení vodou, poměrně vzácný způsob, typický pro vodní rostliny. Pyl se může pohybovat buď po povrchové vodní blance nebo vzácněji i přímo ve vodním sloupci.

• Zoogamie – přenos pylu zprostředkovávají živočichové. To nás zajímá. Zoogamie zajišťuje většinou vysoce přesné a efektivní opylení (u některých orchidejí je téměř 100% úspěšnost). Podle systematického zařazení opylovačů se zoogamie dělí na:

o Entomogamie (hmyzosnubnost) – nejběžnější způsob opylení vůbec. Nejčastějšími opylovači jsou blanokřídlí (zejména včely a jejich příbuzenstvo), dále motýli, dvoukřídlí a brouci (ti pravděpodobně opylovali i vůbec první květy.

o Ornitogamie – po hmyzu nejrozšířenějšími opylovači jsou ptáci (asi 1500 druhů). Nejslavnější jsou američtí kolibříci. Ptačí opylovači pracují především v tropech, pouze v Severní Americe se někteří kolibříci v letních měsících dostávají až na Aljašku.

o Chiropterogamie – přibližně 30 rodů netopýrů (a s nimi i pár kaloňů) opyluje celou řádku rostlin zejména v tropickém pásu. Například v Jižní Americe můžeme narazit na pravé specialisty, kteří jsou na účinné získávání nektaru vybaveni až osmicentimetrovým jazykem.

o Vzácně opylují i jiní savci, než netopýři. Takové opylovače můžeme hledat především v Austrálii a v jižní Africe. Ti australští jsou z řad drobnějších vačnatců, (např. possum medosavý) a jimi opylované rostliny se vyznačují pevnými štětkovitými květenstvími s velkým množstvím nektaru. V jižní Africe naopak můžeme nalézt rostliny s velkými květy skloněnými k zemi, které navštěvují někteří drobní hlodavci. Z africké oblasti také známe největšího pravidelného opylovače vůbec – je jím více než metrový madagaskarský lemur Varecia variegata.

o Malakogamie – vzácný případ opylování měkkýši. Například liliovitá rostlina kořenokvětka má při zemi položený trubkovitý květ, jehož celé ústí je zakryto rozšířenou masitou bliznou. Slimák tuto bliznu požírá a zároveň (podle toho, v jakém stádiu se květ zrovna nachází) přichází do kontaktu s prašníky či na nesežraných zbytcích blizny nechává pylová zrna.

Lákadla

1) Květy všech barev

První, co nás zajisté při pohledu na květ upoutá, je jeho barva. Obzvláště pozoruhodná je obrovská barevná rozmanitost květů. Známe květy žluté, červené, fialové, růžové, bílé i modré, lahodící našemu oku. Ovšem pozor, nesmíme se nechat šálit vlastními smysly. Květy tady nejsou pro nás, ale jsou určeny svým příslušným opylovačům, a proto jsou také „nastaveny“ na jejich, často značně odlišné, smyslové vnímání. Co nám může připadat jako fádní, jednobarevný a ne­vonný květ může být ve skutečnosti důmyslné vábicí a naváděcí zařízení dokonale přizpůsobené smyslům svého opylovače.

2) Vůně libé i nelibé

Ačkoliv my lidé považujeme vůni květu jen za příjemný doplněk k jeho vzhledu, pro mnohé opylovače je to stěžejní součást květní reklamy. Tak kupříkladu květy opylované netopýry nebo můrami jsou typické v noci vylučovanými silnými a těžký­mi odéry. Vůně se může šířit na poměrně velké vzdálenosti, čímž přebírá roli jaké­hosi „návěstidla“ i pro druhy, které pak při vlastním hledání květu využívají hlavně zrak. Podobně jako u barev, také zde platí, že každému voní něco trochu jiného a co přitahuje jednoho, může odpuzovat druhého. Například „netopýří“ květy mají silnou vůni zralého ovoce a květy opylované včelami či nočními motýly zase voní nasládle.

Zcela zvláštní kapitolou jsou „vůně“ napodobující pach exkrementů nebo hnijící­ho masa. Ty jsou často kombinovány s červenohnědou barvou květu a výsledný do­jem mršiny velmi úspěšně láká mouchy, které sem přilétají klást vajíčka. Vylíhnuté larvy ovšem většinou zahynou a opylovač je podveden. V jihoasijských pralesích takto klamou raflézie, parazitické rostliny s obrovskými (až přes 1 m) páchnoucími květy.

Odměny

1) Pyl

Pyl je energeticky bohatá částice, obsahuje zejména bílkoviny a lipidy, a proto se stal oblíbenou potravou mnoha živočichů. S pylem jako odměnou je ovšem jeden zásadní problém. Rostlina si nemůže dovolit nechat všechen pyl „vyžrat“ opylova­čem, hlavním posláním pylu je přeci oplodnit jinou rostlinu. Toto dilema může vy­řešit i pouhá „náhoda“ – část pylu zkrátka ulpí na opylovači v průběhu jeho krmení. V zájmu rostlin je však této náhodě nějak „napomáhat“. Pyl proto bývá lepkavý a často je přenášeno víc pylových zrn najednou (slepují se v hrudky).

Výhodnou strategií je cílené umísťování pylu na takové části hmyzího těla, na které si svým ústním ústrojím sám nedosáhne a pyl nesežere. Dokud ale pyl slouží zároveň i jako odměna, není to úkol zrovna jednoduchý. Částečně to řeší třeba některé diviz­ny vytvořením dvou typů tyčinek. Nápadné tyčinky s dlouhou nitkou lákají opylovače na odměnu, a zatímco se na nich živí, otírá se o drobnější tyčinky skryté v květu. Ještě výhodnější však pro rostlinu bude, když soustředí pozornost opylovačů na nějaký úplně jiný typ odměny – nektar.

2) Nektar

Nektar je sladká šťáva, tedy roztok složený převážně z vody a v ní rozpuštěných cukrů, obsahuje však i další důležité komponenty, například aminokyseliny. Pro jeho tvorbu jsou v květech vytvořeny speciální orgány zvané nektaria (staročesky též medníky). Většinou vypadají jako drobné hrbolky, které můžeme u různých dru­hů rostlin nalézt na různých místech květu – nejčastěji na bázi korunních lístků či semeníku. 

Podfuky

Rostliny dokáží být i znamenitými podvodníky. Na klamavou reklamu nalákají nezkušeného opylovače a jeho jedinou odměnou může být záchrana holého života. To máme na mysli tzv. květní pasti. Mistry květních pastí jsou především orchideje. Zvláště propracovaný systém má například jihoamerická orchidej rodu Gongora.

Svého včelího opylovače nejdříve naláká na neodolatelnou sladkou vůni. Když včela dosedne na pysk, je touto vůní omámena, vrávorá a sklouzne po malém „tobogánu“ do nitra květu. Když se probere, pochopitelně se odsud snaží dostat a jako jedinou možnost východu vidí světlý otvůrek na druhém konci květu. V blízkosti tohoto okénka jsou prašníky, ze kterých se na plazící se včelu přesně umístí pylové brylky.

Některé tropické lekníny zase mají časované květní pasti. Když se jejich květy na noc uzavírají, uvězní tam i své opylovače. Hmyz uvnitř rejdí a v závislosti na vývo­jové fázi květu na sebe buď nachytává pyl, nebo ho naopak předává bliznám. Květy jsou proterandrické (to znamená, že dozrávají nejdřív tyčinky a pak až pestíky), takže nemůže dojít k samoopylení téhož květu během jedné noci.