Lekce 8

Parasiti
Komensálové
Detritofágové
Mutulaisti a Symbionti
Ekosystémový inženýři
Parasiti a
parasitoidi
Parasiti často žijí dlouho s
hostitelem pomalu ho
využívají obrovská
plodnost, náhodný výběr
hostitele složité životní
cykly
Parasitotidi velký vliv na
populaci hostitele, infekce
znamená smrt ale ne hned
takže není kompenzována
poklesem konkurence
Parasiti vnitřní a vnější (exo a
endo parasité)
hojnost potravy stabilní prostředí
Jak najít hostitele
Jak překonat obrané reakce
hostitele
Endoparasité
- Produkce velkého množství
potomstva
- složité životní cykly zahrnující
další hostitele (často užívají
ektoparasitů jako hostitelů)
- boj s obraným (imunitním)
systémem hostitele
Ektoparasité
- aktivní vyhledávání hostitele
- látky usnadňující příjem
potravy
Amopheles gambiense Plasmodium falciparum
Obrané reakce endoparasitů jsou
častou příčinou nemocí
Plasmodium falciparum
malárie
Patogeni
Parasit který je velmi virulentní a významně poškozuje
svého hostitele se dostává do evoluční nevýhody,
vysoká virulence je typická při přechodu na nového
hostitele nebo pro nové kmeny patogena.
Ptačí chřipka
H1N1 1918
H2N2 1957
H3N2 1968
?H5N1 ????
Minimálně 20 mil
H1N1 asi 30% současných Italských kmenů
Parasiti hrají významnou roli v
přírodním výběru
Jedním z důvodů pro
pestré peří samců ptáků,
může být to, že na jeho
kvalitě se významně
podepisuje parazitace,
nejlepší peří tedy
umožňuje samičce poznat
že sameček netrpí
parazity.
Hamilton WD, Zuk M. 1982. Heritable
true fitness and bright birds: a role for
parasites? Science. 22;218(4570):384-7.
Parasiti shrnutí
• Vnitřní vnější
• snižují fitnes hostitele
• trade of útoku na hostitele zaútočím li málo
hostitel mě zabije zaútočím li moc zabiji já
jeho (nakonec bych neměl co žrát)
Detritofágové
Živí se odumřelou
organickou hmotou
na těle hostitelů,
pro hostitele je to
zpravidla neutrální
někdy spíše
positivní, někdy se
to může zvrtnout
neostrá hranice
mezi parasitismem
a mutualismem
Komensálové
Koprofágové
Asimilační účinnost
herbivorů je nízká,
proto exkrementy
pořad obsahují dost
využitelných látek
Detritofágové
Půdní mikroflóra
Microfauna a Mesofauna (prvoci Protozoa a pancířníci Oribatida
Půdní makrofauna -
Abundance a
biomasa
hlavních
skupin půdní
bioty v
mírném
pásmu
moře
les
Moře - 25% detritový řetězec
Les - 90% a více
Odumřelá organická (rostlinná) hmota
velký podíl celulózy a ligninu
ligninocelulózový komplex
stopy dalších látek
velký C:N poměr
nedostatek dusíku
potravy je zpravidla dost rozkladači
mohou regulovat její množství jen
nepřímo
Rozklad celulózy a ligninu zajištuje převážně mikroflóra
pouze některé skupiny půdní fauny mají vlastní celulázu,
rozkladu ligninu faunou víme málo, prokázána byla u termitů
Interakce půdních bezobratlých a mikrorganismů
fg
Bacteria (109g-1)
60
50
40
30
e
d
f
cd
bc
a
20
f
ab
ab
10
0
L
C1
AM1
PM1
H1
E1
C2
AM2
PM2
H2
E2
Detritofágové
• Mrtvá organická hmota rostlinného původu
je těžce zpracovatelná ale je jí dost
• Významná je kvalita
• Bottom up regulace
• mikroorganismy hrají zásadní roli při
rozkladu ligninu a celulózy ale fauna se
uplatňuje řadou interakcí
Mutualismus a symbióza
Opylování
Lišejníky
Rhizobia a ostatní symbiotičtí N2 fixátoři
Rhizobia nemohou fixovat N bez rostlin
Povrch nodulu sklerehchym, blokuje výměnu
plynu
Uvnitř parenchym s infikovanými buňkami
Nebo meristem mladé buňky
Infikovány od starších pořad dorůstá
asi polovina aktuální spotřeby
N pochází z fixace
Mykorhiza
Mutualismus shrnutí
Vztahy mohou být na potravní nebo
nepotravní bázi (potrava za potravu, dusík
za energii, fosfor za energii, energii za
živiny ale i potrava za služby, nebo služby
za služby
I podobný vztah vnikl často několikrát
nezávisle na sobě
Ekosystémový inženýři
Vliv organismů na prostředí
Každý organismus ovlivňuje své prostředí v důsledku
látkové výměny, pohybu, budováním hnízd, ale i vlastním
i těly.
Ekosystémoví inženýři jsou organismy,
které druhy svou činností modifikují,
vytvářejí nebo udržují stanoviště, přímo či
nepřímo ovlivňují dostupnost zdrojů pro
jiné druhy změnou okolního prostředí.
(Jones et al, 1994, Lawton a Jones, 1995)
JONES CG, LAWTON JH, SHACHAK M 1994. ORGANISMS AS
ECOSYSTEM ENGINEERS OIKOS 69 (3): 373-386
C.G. Jones
Ekosystémoví inženýři- příklady
Allogenní inženýři ovlivňují okolní prostředí transformací
materiálu ve svém okolí např. mechanickou silou.
Ekosystémoví inženýři - příklady
Autogenní inženýři vytvářejí habitat vlastními těly, živými či
mrtvými tkáněmi.
140
počet prací S CI
Četnost s jakou jsou organismy
zmiňování jako ekosystémoví inženýři
v různých prostředích a
výskyt termínu ve světové literatuře
120
100
80
60
40
20
0
1998
1999
2000
2001
2002
rok
živočichové
rostliny
nadzemní
půda
voda
2003
2004
2005
2006
Stage 1
Stage 2
Tok zdrojů
Organism
Organism
stage 1
Organism
stage 2
Tok zdrojů
Stage 1
Stage 2
Organism
Tok zdrojů
Organism
stage 1
Organism
stage 2
Klíčový abiotický faktor (oheň)
Podobné a související pojmy
(koncepty)
Klíčové druhy (Keystone species) často
fungují jako inženýři, ale není to odmínkou.
Extended phenotype – (Hansell, 1993) schopnost vytvářet
určitou strukturu, např. hnízdo, primárním cílem je
modifikovat prostředí pro tvůrce, zpravidla má inženýrský
efekt.
Ecosystem engineering tvorba udržování nebo modifikace
(mikro)stanovišť (Gutiérrez et al. 2003).„
Ekosystémoví inženýři ve vodě
proud
Produkce a
hromadění
exktrementů
může měnit
podmínky na dně
O2
Frouz, J., Lobinske, R.J., Ali, A., 2004. Influence of
Chironomidae (Diptera) faecal pellet accumulation on lake
sediment quality and larval abundance of pestiferous midge
Glyptotendipes paripes. Hydrobiologia 518: 169-177.
Velikostní skupina
Mikroflora
Mikrofauna
Mesofauna
Makrofauna
Podíl na dekomposici
Velmi variabilní
enzymatická výbava –
katalyzují prakticky
všechny významné
chemické reakce v půdě
Predace půdní mikroflory
Konzumace opadu,
predace mikroflóry
Význam vlastní
metabolické aktivity je
malý
Podíl na tvorbě půdní struktury
Polysacharidové obaly
buněčných stěn stmelují půdní
částice.
Vláknité mikrorganismy
mohou spojovat půdní částice.
Produkce drobných exkrementů
Produkce exkrementů vede
k tvorbě organických a
organominerálních-minerálních
půdních agregátů, ražení
chodeb ovlivňuje pórovitost.
Accessible
for
macrofau
na
40 years
13 years
Macrofa
una
excluded
accumulated in soil
litter remaining on soil surface
respirated & leached
% of volume of soil
60
50
40
30
20
10
0
WHC
FC
without fauna
WP
with fauna
Inženýři a interakce mezi nadzemní a podzemní částí ekosystém
Mravenci mohou
zvyšovat přísun
medovice a soustředit
ho do jednoho místa.
Přísun medovice do půdy
znamená přísun cukrů a
některých živin, může
urychlovat dekomposici,
zvyšovat fixaci dusíku.
% of total ecosystem C stock
Moor
Moder
Mull
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
coniferous
mineral soil
Spodosoils
deciduous
root
litter
grassland
aboveground biomass
Alfisoils
Moliso
?
Frouz, J., Santrucková H., Kalcík J., 1997: The effect of wood
of phosphorus in a spruce plantation. Pedobiologia 41:437-447.
ants (Formica polyctena Foerst) on the transformation
N-NO3-
N-NO3- [mg/kg]
25
22,2
20
15
10
4,6
4,3
5,3
A2
B
C
5
0
A1
A n n u a l rin g w id t h
[m m ]
Width of annual rings during
last 30 years
Frouz, J; Rybnicek, M; Cudlin, P, Kalcik J., 2008: Influence of the wood ant,
Formica polyctena, on soil nutrient and the spruce tree growth. Journal of
Applied Entomology 132: 281-284
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
A1
A2
B
C
Nadzemní části terestrických ekosystémů
Významnou roli hrají rostliny a modifikace rostlin živočichy.
Invazní druhy jako ekosystémoví inženýři
Evropské žížaly v Sev.Americe Slávička mnohotvárná Dreissena polymorpha
Intensivní filtrace
snižuje DOC, zvyšuje
průhlednost
až 700.000 jedinců m-2
Produkce exkrementů a
pseudofeces mění přísun
detritu na dno
Ovlivnění společenstva
bentosu
Těla živých mlžů a
lastury mění prostorovou
strukturu dna
„Inženýring“ a sukcesní změny ekosystému
Frouz, et al., 2008: Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post
mining sites. European Journal of Soil Biology 44: 109-121
sukcese
15-20 let
35-40 let
Úloha ekosystémových inženýrů v globálním ekosystému
země
Do jaké míry jsou současné ekostémy produktem činnosti
ekosystemového inženýrství?
Ekosystémový inženýři a
další nepotravní interakce
• Druhy ovlivňují své prostředí
• činí tak různým způsobem a různou
měrou tým mohou ovlivnit úspěšnost
sebe samých ale i dalších druhů