Aktivní a pasivní šíření v ekologii

Populační ekologie zkoumá vliv ekologických faktorů na populace (demekologie). V populaci jsou jedinci rozmístěni tak, aby každý měl pravděpodobnost podílet se na reprodukci potomstva populace. Jedná se tedy o živý sytém, v němž se neprojevují jenom biologické vlastnosti jedinců, ale i biologické vlastnosti celé skupiny.

Disperze a hustota populace

Disperze (rozptyl) charakterizuje rozmístění jedinců v populaci. Informuje nás o umístění jedinců v obývaném prostoru. Disperzi dělíme na lineární, plošnou a prostorovou. S rozmístěním jedinců, disperzí, souvisí hustota populace. Ta je dána počtem jedinců na jednotku plochy, abundance.

Oscilace a fluktance

Hustota populace podléhá druhově podmíněným změnám oscilaci a fluktanci. Oscilace vyobrazuje kolísání početnosti na jednotce plochy během jednoho roku. Fluktance potom popisuje kolísání počtu jedinců na jednotku plochy během několika let. Fluktance je tedy dána výsledkem natality a mortality.

Faktory ovlivňující hustotu populace

Na kolísání hustoty populace mají vliv klimatické podmínky, nemoci, sociální struktura populace či poměr pohlaví. V případě hustoty osídlení oblasti živočichy hraje zásadní roli zásah člověka. V důsledku nerovnoměrného rozložení životně důležitých složek prostředí jsou živočichové rozptýleni v krajině nenáhodně a nerovnoměrně.

Proces přemnožení

Některé druhy se čas od času přemnožují. Proces přemnožení můžeme rozdělit do několika fází: gradace → gradační vrchol → kulminace → retrogradace → latence → pregradace a progrese s novým gradačním vrcholem.

Čtěte také: Průvodce výběrem mycích prostředků

Další charakteristikou populace je její věková struktura. Na populačním růstu se podlí především dva hlavní faktory natalita a mortalita. Natalita (množivost) odráží počet nově narozených za jednotku času. Je přímo závislá na rychlosti metabolismu a nepřímo závislá na velikosti. Mortalita popisuje úmrtnost taktéž za časovou jednotku, nejčastěji za rok. uzavřený růst (křivka písmene S) - maximální hustota populace kolísá kolem tzv.

Ekogenetika

Ekogenetika studuje dědičně podmíněné rozdíly reakce osob na fyzikální, biologické a chemické vlivy prostředí. Studuje tedy interakce genetických faktorů s faktory prostředí (angl. gene-environment interactions, GxE). Pro některé kategorie GxE se vydělily specifické podobory ekogenetiky např. farmakogenetika, nutrigenetika, toxikogenetika, aktigenetika apod.

Pozornost je věnována především alelám, jejichž účinek vede k disproporčnímu, biologicky/klinicky významnému zcitlivění jejich nositele vůči škodlivému nebo blahodárnému působení daného faktoru prostředí. V případě, že alela v kombinaci s prostředímm nositele znevýhodňuje aznačujeme ji za rizikovou v opačném případě alelu označujeme jako protektivní. Fyzikální vlivy díky rozdílnému genotypu jediců na každho působí trochu jinak. UV záření přestavuje pro jednobuněčné organismy silný mutagen. U člověka je UV záření v malém množství potřebné pro tvorbu vitaminů. Ochranu před ním zabezpečuje pigment. Pigmentace je polygenně dědičná, míra ochrany je dána genotypem.

Vliv UV záření

UV záření vyvolává mutace, ty jsou odstraňovány činností reparačních enzymů. Osoby s poruchami reparace mají zvýšené riziko malignit. Choroby spojené s citlivostí na UV záření jsou např. xeroderma pigmentosum, ataxia telangiectasia či Bloomův syndrom. Xeroderma pigmentosum je autosomálně recesivní onemocnění. Kůže je extrémně citlivá na sluneční světlo. Na exponovaných místech se tvoří v časném věku karcinomy. Defekt endonukleasy + mutace dalších asi 6 genů, jedinci s kombinací alel Aa postiženi méně.

Reakce na potraviny a genetika

I reakce organismu na potraviny u každého je geneticky podmíněná a tedy různá. A právě úprava stravy může být užita jako terapie. Metabolismus tuků závisí na jejich transportu v krvi, jejich vazbě na receptory buněk a na odbourávání tuků v buňkách. Množství tuků je ovlivnitelné dietou a léky. Při špatném stravování či genetické predispozici je s přijímaním tuků v potravě riziko vzniku Hyperlipemie s následnou aterosklerosou, ICHS, IM. Individuální riziko je podmíněno nejen životosprávou, ale i genetickou dispozicí.

Čtěte také: Stav ohrožení: Aktivní útočník

Citlivost čidel na slanou chuť je ovlivněna prahem vnímavosti slané chuti a rodovými návyky. Citlivost na slanou chuť je podmíněna geneticky a modifikována v dětství. Osoby s dominantně děděnou poruchou transportu Na+ z buněk a K+ do buněk (Na-K pumpa), hrozí riziko arteriální hypertenze. Intolerance na mléko je způsobena sníženou aktivitou laktázy. To vede k nestrávení laktózy a její kumulaci v organismu, které zapříčiňuje problémy s trávicím ústrojím. AR dědičná deficience laktázy způsobuje atrofickou enteritis. Jejímž projevem jsou degenerativní změny v ledvinových kanálcích. Osoby s céliakií (glutenovou enteropatií) nejsou schopni štěpit gluten v mouce. Dochází k poruchám resorpce živných látek a trávícím obtížím. Dědičnost celikakie je nepravidelně dominantní. Stav je upravitelný dietou (bezlepková).

Bílkoviny jsou toxické pro děti s vrozenými poruchami metabolismu aminokyselin (př. PKU, dieta s nízkým obsahem Phenylalaninu). Reakce organismu na alkohol a alkoholismus je podmíněn sociálními faktory a geneticky. Tolerance k alkoholu je ovlivěna především aktivitou alkohodehydrogenasy (ADH). Alkohol je metabolizován v játrech na acetaldehyd, vstřebávání začíná již v žaludku. Obecně lidé mongoloidní rasy mají této alkohol dehydrogenázy méně a jsou tudíž citlivější na alkohol. Jako ostatně všechno je i odpověď organismu na inhalanty u každého jedince odlišná. Při deficitu antitrypsinu vzniká při vdechnutí prachu plicní edém. Kouření je rizikovým faktorem pro vznik nádorových onemocnění. Alergie jsou způsobené přecitlivělostí receptorů na určitou látku. Insulin dependentní DM (DM I.typu) je geneticky podmíněný a manifestuje se v dětství. Poruchy imunity jsou širokým spektrem onemocnění a jejich následná terapie závisí na kokrétním typu onemocnění. agama-globulinemie je děděna gonozomálně recesivně a patří mezi protilátkové imunodeficience. Vředová choroba žaludku a duodena též může být podmíněna geneticky.

Šíření protistních organismů

Protistní organismy se mohou ve svém prostředí šířit buď aktivním pohybem, nebo pasivní cestou, a to prostřednictvím různých vektorů, včetně člověka. Některé skupiny protistních organismů jsou schopny aktivního pohybu, který by jim mohl posloužit pro autonomní aktivní šíření. Vzhledem k poměrně malým vzdálenostem, které jsou tyto organismy schopny urazit, může jejich aktivní šíření hrát roli především v rámci biotopů a v kolonizaci v nich existujících mikrohabitatů, jako způsob šíření na velké vzdálenosti je tento způsob zcela nevyhovující.

Protista se mohou šířit prostřednictvím vektorů jako živé buňky, zde velmi úzce souvisí vzdálenost, na kterou je schopný být organismus pasivně šířen, s jeho odolností vůči vyschnutí a dalším stresům. Mnohem efektivnější je přenos klidových (dormantních) stádií, která je poměrně velká část protist schopná produkovat (spory, cysty, stomatocysty, akinety…), tato stádia představují hlavní prvek umožňující rozšiřování protist na velké vzdálenosti. Tyto klidové buňky jsou dlouhodobě odolné proti vlivům prostředí, jejich odolnost se samozřejmě liší v závislosti na taxonomické skupině.

Šíření vodou

Vodou se mohou protistní organismy šířit především díky propojení jednotlivých vodních těles toky, v případě oceánů pohyby mořských proudů a také díky propojení oceánů průplavy vybudovanými člověkem, kde však hrají spíše roli lodě jako vektor. Pohyb mořských proudů je poměrně efektivní vektor pro mořské makroskopické řasy, ale některé studie ukazují, že tímto způsobem se mohou šířit i mikroskopické řasy přisednuté k různým substrátům.

Čtěte také: Účinné přípravky na odpady

Ukazuje se, že více než 100 druhů různých makrofyt (12 druhů ze skupiny Chlorophyta, 30 druhů chaluh a 65 druhů ruduch), které nejsou schopny šíření kvůli nemožnosti plavat z důvodu absence plovacích měchýřků, se váže na různé plovoucí substráty (dřevo, plasty…), díky čemuž jsou schopny se šířit na velké vzdálenosti. Zajímavým příkladem šíření makroskopických řas je pasivní šíření některých druhů přisednutých na jiné druhy makrořas. Tento způsob šíření je popisován na příkladu vazby některých druhů na chaluhu Durvillaea antarctica, kdy se ukázalo, že na tento druh je vázáno 37 druhů ruduch (Rhodophyta), 6 druhů jiných chaluh (Phaeophyceae) a 3 druhy zelených řas (Chlorophyta).

Tento způsob přenosu závisí na mnoha faktorech, základem je (1) možnost vazby na substrát, (2) udržení na substrátu a přežití cesty, (3) schopnost uchytit se na nové lokalitě. Úspěšnost přenosu a uchycení je závislá na fyziologické toleranci daného druhu, jeho schopnosti konkurovat jiným druhům, odolnosti vůči herbivorii, reprodukčním vlastnostem apod.

Plovoucí předměty mohou fungovat jako substrát i pro mikroskopické řasy. West et al. (2016) popsali nový rod ruduchy Tsunamia transpacifica, kterou izolovali z plastové lahve, která byla spolu s dalším odpadem a troskami po zemětřesení a tsunami v Japonsku v roce 2011 unesena proudy k Severní Americe. Tento nález je z biogeografického hlediska poměrně zajímavý, ale ve své podstatě přináší další otázky, které poukazují na naši neznalost diverzity protist a jejich geografické distribuce.

Šíření vzduchem

Povědomí o tom, že při šíření protistních organismů hraje roli také šíření vzduchem je známé poměrně dlouho. Ehrenberg (1849) objevil 18 druhů rozsivek ve vzorcích prachu, který přivezl Charles Darwin a které nasbíral na volném oceánu ve vzdálenosti více než 300 km od nejbližšího pobřeží během plavby na lodi Beagle. Van Overeem (1937) získal kultury řas ze vzorků, které byly odebrány v různých vrstvách atmosféry pomocí speciálního zařízení, nejvýše vzorky pocházely z výšky 2000 m. Z těchto vzorků získal kultury různých druhů řas (Chlorococcus, Stichococcus, Pleurococcus nebo Klebsormidium).

Schopnost šířit se na různě velké vzdálenosti prostřednictvím vzduchu se u protistních skupin liší v závislosti na jejich fyziologických vlastnostech, ale také na podmínkách prostředí. Zdroji těchto organismů může být půda, povrchy vodních těles, ale také povrchy stromů, budov, kamenů apod. Pro přenos těchto organismů vzduchem je zásadní jejich schopnost zvládat vysychání a také dlouhodobé vystavení UV záření.

Složení protistních organismů, které jsou součástí tzv. aeroplanktonu, se liší v závislosti na výšce, geografických podmínkách apod. Obecně představuje aeroplankton velmi heterogenní společenstvo. Brown et al. (1964) odebírali vzorky aeroplanktonu z různých míst Spojených států amerických, především se zaměřením na řasy. Jejich výsledky ukazují různou abundanci těchto organismů (spolu s houbami a pylovými zrny) v průběhu některých odběrů.

Ve spojení s řasami, jejich výsledky potvrzují, že součástí aeroplanktonu jsou především druhy, které jsou půdní či subaerické, hojní byli zástupci zelených řas (Chlorella sensu lato, Chlorococcus, Chlorosarcinopsis, Nannochloris, Protococcus, Trebouxia), některé sinice (Nostoc, Phormidium) a hnědé řasy (Heterococcus, Navicula, Botrydiopsis). U šíření protistních organismů prostřednictvím vzduchu je potřeba také vyzdvihnout jejich možný negativní vliv, a to především možné riziko působení alergických reakcí (např. různé spóry mikroskopických hub) či toxického působení těchto organismů (např. vzduchem unášené kapičky mořské vody obsahují toxiny produkující obrněnky), současně tyto organismy mohou hrát roli v poškozování substrátů, tzv. biodeterioraci památek, fasád domů apod.

Šíření pomocí živočichů

Při šíření protistních organismů hrají roli jak bezobratlí živočichové, tak obratlovci, včetně člověka. Funkce živočichů jako vektorů šíření protist je poměrně dobře zdokumentovaná. Z bezobratlých živočichů jsou poměrně účinnými vektory především brouci a vážky, podílejí se na tom však i ostatní skupiny bezobratlých. Poměrně široké spektrum bezobratlých živočichů se podílí na šíření spór hlenek. Vodní brouci se například ukázali jako účinný vektor při šíření krásivek na krátké vzdálenosti, jiné druhy brouků jsou například pionýrskými druhy nově vzniklých biotopů a mohou fungovat jako vektor pro introdukci protistních organismů do těchto biotopů, obecně jsou však většinou účinným vektorem na krátké až střední vzdálenosti.

Vážky jsou účinným vektorem na velké vzdálenosti, některé práce uvádí až 1000 km a mnohé studie ukazují jejich efektivitu v přenosu protistních organismů, např. studium přenosu zelené řasy rodu Eudorina prostřednictvím vážek mezi sklenicemi, nebo získáním řas přenášených vážkami jejich oplachováním, kdy Parson et al. (1966) získali vzorky obsahující sinice, řasy a některá bezbarvá krásnoočka.

Robustní studii věnující se přenosu protist prostřednictvím především vážek (ale i jiných skupin hmyzu) publikovali Stewart & Schlichting (1966), kde se ukázalo, že na povrchu vážek je přenášeno velké množství rodů sinic, řas a heterotrofních prostist napříč taxonomickými skupinami, a to včetně jejich klidových stádií. Současně se ukázalo, že přenos protistních organismů je realizován nejen na povrchu těla vážek, ale také v jejich zažívacím ústrojí, kde autoři nalezli zástupce zelených řas, krásnooček, rozsivek, cyst nálevníků, spor hub apod.

Poměrně zajímavý se jeví přenos cyst nálevníků prostřednictvím roztočů, který dokumentoval Bharti et al. (2020). Výsledky této práce naznačují, že se zřejmě nebude jednat o náhodný úkaz, ale půjde o typ komenzalistické interakce, který je označován jako forézie, kdy jeden organismus využívá jiný organismus pro svoje šíření. Cysty se na tělech roztočů uchycují díky svému lepivému povrchu.

U obratlovců je dobře zdokumentována role především ryb, savců a ptáků, jako vektorů, podílejících se na šíření protistních organismů, dobře je prostudována především u řas, ale závěry mohou platit obecně pro všechna protista. V případě ryb mohou být protista šířena prostřednictvím uchycení na jejich tělech, což se může týkat především různých nemoci způsobujících druhů heterotrofních protist. Protista však mohou být šířena i uvnitř zažívacího traktu, zde se však nabízí otázka, jak dlouho jsou protistní organismy schopny v tomto prostředí přežít. Této problematice se věnoval Velasques (1940), který studoval viabilitu, životaschopnost, řas a sinic, které prošly zažívacím traktem ryby Dorosoma cepedianum. Při kultivaci obsahu střev šesti jedinců této ryby získal kultury obsahující poměrně široké spektrum sinic a řas, především ze skupiny zelených řas, dále pak rozsivky, krásnoočka, rozsivky a některé různobrvky.

Savci se jeví jako vektory účinné na velké vzdálenosti, protistní organismy mohou být přenášeny jak na povrchu těla, kdy do jisté míry srst těchto živočichů může poskytovat vhodné mikroklimatické podmínky umožňující protistním organismů jejich delší přežití, tak prostřednictvím zažívacího traktu, např. nález 16 druhů krásivek v srsti norka amerického, přenos rozsivek v srsti mývala nebo získání kultur řas z obsahu střev ondatry pižmové.

Ze všech obratlovců se ukazují ptáci jako nejúčinnější vektory šíření protistních organismů, které jsou schopné šířit protista na velké vzdálenosti, např. kachny byly schopné šířit protistní orgnanismy na vzdálenost až 4800 km, jejich lety jsou poměrně rychlé a proto mohou protistní organismy relativně dobře přežít (např. let dlouhý 3200 km za 48 hodin), některé práce zase ukazují, že rozsivka rodu Asterionella byla živá i po dvacetihodinovém letu sovy na vzdálenost 2200 km.

Roli ptáků jako vektorů protist byla věnována velká pozornost. De Guerne (in Kristiansen, 1996) studoval společenstva prostist získaná oplachováním nohou kachen, jeho výsledky ukázaly, že pokud je na nohou bahno z lokality, zvyšuje se tím šance, že protista budou úspěšně transportována na větší vzdálenosti, např. díky menšímu vlivu prostředí na jejich vysychání, podobně Schlichting (1960) studoval vliv vrubozobých jako vektorů šíření řas. Jeho výsledky ukázaly heterogenitu v množství organismů na různých částech těla studovaných ptáků, nejvíce protistních organismů bylo nalezeno na nohách, méně na peří a zobáku, jícnu a výkalech. Zastoupeny byly především zelené řasy, sinice, krásnoočka a různé skupiny heterotrofních protist. Podobně byl studován přenos sporokarpů parožnatek z jednoho jezera do druhého v trávicím traktu vodních ptáků.

Šíření v souvislosti s člověkem

Šíření protistních organismů ve spojení s člověkem je spojeno s několika jeho činnostmi a to (1) budování velkých plavebních kanálů, (2) námořní lodní dopravou a (3) dalšími drobnějšími aktivitami. Člověkem vybudované velké plavební kanály, které propojily oceány a moře představují nové cesty, které umožnily šíření organismů skrze tyto kanály a to nejen makroorganismů, ale také protistních organismů, např. Suezský průplav spojující Rudé a Středozemní moře umožnil invaze dírkonošců (Foraminifera) z Rudého moře, podobně funguje také Panamský průplav, spojující Tichý a Atlantský oceán.

Pagenkopp Lohan et al. (2017) studovali s využitím environmentálních sekvenci (DNA barcoding) rozdíl mezi protistními společenstvy podél dvou hlavních dopravních lodních koridorů a vliv lodní dopravy spojené s transportem protistních organismů prostřednictvím balastní vody. Během studie získali 1296 OTUs reprezentujících širokou škálu protistních organismů, vč. parazitických. Výsledky potvrzují, že námořní doprava mohla přes Panamský průplav rozšířit napříč studovanými oblastmi některé taxony, ale rozdílné podmínky prostředí v oceánech mohou jejich uchycení omezit. Současné rozšíření protist ve studované oblasti je pravděpodobně způsobeno kombinací více faktorů, kde krom geografických podmínek hrají roli také podmínky biotické a abiotické.

Mnohé druhy protistních organismů byly zavlečeny do nových oblastí prostřednictvím obchodu, ať už s rybami, jinými mořskými plody nebo rostlinami pro akvaristiku, jako příklad je uváděno zavlečení dobře rozpoznatelného rodu Hydrodictyon na Nový Zéland se sladkovodními rybami a rostlinami z Asie. S námořní lodní dopravou je také spojena problematika balastní vody, tedy vody, která tvoří neužitečnou hmotnost při přepravě nákladu ve velkých lodích, tato hmotnost slouží k vyrovnání nákladu, změn těžiště kvůli stabilitě apod., z biogeografického pohledupředstavuje výrazný vektor pro šíření druhů po světě, vzhledem k obrovským objemům vody, která je převážena na velké vzdálenosti.

Balastní vodou jsou převáženy prakticky všechny druhy organismů, od virů, bakterií, protistních organismů, makroskopických řas a rostlin až po živočichy. Často se může jednat o invazní druhy, toxiny produkující druhy apod. Proto je velmi důležitý management spojený s ošetřením vody, aby se šíření nežádoucích druhů zamezilo, přehled metod uvádí Taylor et al. (2002) a tyto metody zahrnují mechanické operace (filtrace, flotace, sedimentace), fyzikální zásahy (efekt vyšší nebo naopak výrazně nižší teploty, UV záření, ultrazvuk, mikrovlny apod.) a chemické zásahy s využitím různých chemických látek.

S činností člověka jsou spojeny i drobnější činnosti spojené s šířením protistních organismů, Kristiansen (1996), uvádí zanášení velkého množství řas na Antarktidu na podrážkách bot výzkumníků, šíření cyst zlativek prostřednictvím neomytého hydrobiologického vybavení (Kristiansen, 2007), ale také šíření sněžných řas prostřednictvím lyžařů, protože spory těchto řas mohou ... jejich prostředím.

Disperze v ekologii a biogeografii

Disperze (popřípadě disperse) je v ekologii a biogeografii pojem označují šíření druhů. Disperse je společně s evolucí a extinkcí jeden ze tří nejzákladnějších procesů biogeografie. Mezi základní pojmy disperze patří vagilita a propagule. Vagilita je schopnost organismů se šířit, ať už pasivně nebo aktivně. Propagule je jakákoliv forma organismu, která slouží k jeho šíření, a to ať už semeno, larva, spora, oddenek či jiné.

Typy disperze

Disperzi lze dělit podle použití vlastní nebo externí energie na dva základní druhy: aktivní disperze (Použití vlastní energie, na delší vzdálenosti je energeticky velmi náročná.) pasivní disperze (Použití externí energie, šíření za pomoci tzv. dispersního média, kterým může být vítr, voda, jiné organismy aj. Obvykle probíhá u propagule, tedy vývojového stádia organismu, které je k disperzi přizpůsobeno)

Disperze se však častěji rozděluje podle předchozího osídlení území druhem, a to na: Ekologické šíření druhů Ekologická disperse je pojmuta jako proces, při němž se druh šíří z místa narození pouze v rámci svého areálu, tedy tam, kde už byl. V samostatné kapitole něco málo o způsobech ekologického šíření. Biogeografické šíření druhů Biogeografická disperse ja pak definována jako událost, při níž dochází k trvalému osídlení nového území mimo původní areál druhu.

Tabulka 1: Srovnání aktivního a pasivního managementu v horském smrkovém ekosystému

tags: #aktivní #a #pasivní #šíření #ekologie

Oblíbené příspěvky:

• Druhy a použití ochranných rohoží
• Význam barev a tvarů
• Kokořínsko: Sochy
• Katalog odpadů pro hliníkové plechovky
• Inovace v Česku