Dlouhodobý Stres a Jeho Vliv na Ekosystémy

Ekologie se zabývá vztahy v přírodě, respektive vztahy mezi organismy navzájem a organismy a prostředím. Ucelené součásti přírody se označují jako ekosystémy. Termín ekologie často bývá nesprávně používán pro ochranářské aktivity a tvorbu životního prostředí.

"Nové" Nerovnovážné Paradigma v Ekologii

Výsledky výzkumů především amerických, skandinávských, nizozemských a australských vědců přinutily v uplynulém dvacetiletí zásadně změnit některé až dosud všeobecně uznávané principy ekologie. Klasická ekologie předpokládala, že ekosystémy jsou s nejrůznějšími činiteli vnějšího prostředí obvykle v těsné, předem určitelné dlouhodobé rovnováze. Jen vzácně ji narušují nejrůznější zásahy z vnějšího prostředí (disturbance) včetně působení člověka, které ekosystémy ovlivňují téměř vždy negativně. Hlavním zaklínadlem ochrany přírody proto bylo udržení nebo dosažení ideální „rovnováhy v přírodě“.

Paleontologické studie a výzkum populací a společenstev planě rostoucích rostlin a volně žijících živočichů ukazují, že nerovnovážný stav je ve skutečnosti v přírodě rozšířenější než rovnováha. V současnosti víme, že ekosystémy se nacházejí v rovnovážném stavu spíše vzácně a časově omezeně, že podléhají neustálým, často těžko předvídatelným změnám a že opakované disturbance patří v přírodních systémech ke zcela základním procesům. Neexistuje konečný stav ekosystému, který by se dal jednou provždy zakonzervovat. Protože neexistuje jediný konečný stav ekosystémů, vychyluje jakákoli změna směřování ekosystému i jeho složení.

Komplexní systémy, jako jsou nejen ekosystémy, ale i lidská společnost, proto neodpovídají na působení vnějších činitelů předvídatelně. Postupně se hromadící vliv disturbancí ale může dosáhnout určitého prahu, po jehož překročení mohou následovat dramatické a často rychlé změny systému. Původní funkce ekosystému jsou tak pozměněny nebo zcela ztraceny.

Srovnání základních názorů klasické a nerovnovážné ekologie shrnuje tabulka níže:

Čtěte také: Doporučení pro ovzduší

Rezistence a Resilience Ekosystémů

Přiblížit nelinearitu ekosystémů můžeme pomocí dvou z pěti charakteristik stability každého systému, kterými jsou:

• Rezistence (odolnost) - označuje schopnost systému odolávat změnám, aniž by se sám viditelně měnil.
• Resilience (pružnost) - jedná se o schopnost ekosystému přežívat a udržovat si strukturu a fungování po disturbanci a po těchto posunech a změnách je obnovit.

Zejména resilience ekosystémů se v důsledku pokračujícího působení člověka na přírodní prostředí dostává do popředí zájmu nejen vědců, ale i těch, kteří pečují o přírodu a krajinu, a v některých, zejména západoevropských zemích a v USA, také řídících pracovníků a politiků. V poslední době se o rezistenci a resilienci ekosystémů, ať už přírodních, nebo umělých, hovoří zejména v souvislosti s probíhajícími a očekávanými změnami podnebí.

Teorie Metapopulace a Dynamika Zdroje a Propadu

V přírodě můžeme najít vhodné, ale příslušnými druhy neobsazené biotopy, zatímco některé populace rostlin a živočichů osidlují nevhodná stanoviště. Koncept metapopulace je založen na názoru, že populace jsou prostorově strukturovány do souborů více či méně oddělených místních rozmnožujících se populací, přičemž na dynamiku místních populací i celé metapopulace má značný vliv migrace jedinců mezi místními populacemi.

S vysvětlením, proč se druhy často vyskytují v pro ně nevhodných biotopech, přichází také dynamika zdroje a propadu. Plochy, kde v populaci převažuje porodnost (natalita) nad úmrtností (mortalitou) a emigrace je vyšší než imigrace, označujeme jako zdrojové. Biotopy, které nejsou z hlediska rozmnožování a přežívání určitého druhu kvalitní, takže v nich nemohou dlouhodobě existovat jeho populace, ale přesto je daný druh upřednostňuje před jinými dostupnými kvalitními biotopy, označujeme jako ekologické pasti. Ve většině případů vede existence ekologické pasti k vyhynutí místní populace daného druhu.

Můžeme shrnout, že změnu metapopulace v čase a prostoru ovlivňuje její prostorová struktura a již zmiňovaná migrace rozmnožování schopných jedinců.

Čtěte také: Dlouhodobý nehmotný majetek a emise

Ekologická Integrita a Adaptivní Péče

Dalším koncepčním východiskem ochranářské biologie a následně péče o přírodní a krajinné dědictví se může stát ekologická integrita. Ekologická integrita je syntetickou vlastností celého ekosystému. Označujeme jí stav, kdy je v ekosystému udržováno složení a funkční vztahy odpovídající přírodní biodiverzitě.

Protože ekosystémy jsou utvářeny vzájemným spolupůsobením řady činitelů (podnebí, disturbance, biodiverzita), zůstává ekologická integrita jediným způsobem, jak přiměřeně vyjádřit jejich komplexnost. Ekosystémy nespějí do konečného ustáleného stavu, ale řídí je nerovnovážné procesy. Proto se mohou chovat velmi překvapivě a této skutečnosti je nutné se přizpůsobit.

Protože se ekosystémy vyznačují značnou komplexitou a dynamikou a naše znalosti o fungování ekosystémů zůstávají a ještě dlouho zůstanou neúplné, vyžaduje péče o ekosystémy adaptivní přístup. Adaptivní péči můžeme charakterizovat jako proces opakovaného a neustálého hodnocení zjištěných zkušeností, který bere v úvahu měnící se ekologické, společenské a politické souvislosti.

Funkce Krajiny a Krajinný Potenciál

Krajina má pro lidskou společnost řadu nezastupitelných funkcí, přičemž tyto funkce se s rozvojem lidské společnosti mění svými prioritami. Vycházíme z přírodních podmínek, jejich vhodnosti pro tu či onu potřebu a možnosti využití. Člověk využívá krajinu vícenásobně, např. horské krajiny mohou mít funkci vodohospodářskou, produkční a zdravotně - rekreační aj.

Koncepce krajinného potenciálu vyjadřuje vhodnost krajiny k určitému využívání, ale zároveň i míru tohoto využívání, která pak vyplývá z poznání stability krajiny. Ta vyjadřuje schopnost krajinného systému snášet určité zatížení antropogenní činností, aniž by se nevratně rušila jeho stabilita.

Čtěte také: Environmentální důsledky stresu

Kulturní Krajina a Její Přeměna

Krajiny trvale využívané a ovlivňované člověkem, spadá na území ČR do období neolitu, kdy neolitičtí zemědělci osídlili nejsušší, nejteplejší a nejúrodnější, převážně sprašové a terasové oblasti do 300 m. n m. Postupem času přírodní složky krajiny byly činností člověka ovlivněny, změněny, původní rostlinná společenstva nahradila kulturní plodiny - vznikla krajina kulturní.

Krajina je v současnosti převážně kombinací přírody a kultury. Nejvýznamnější faktory, které způsobily přeměnu přírodní krajiny na kulturní, jsou zemědělství a lesnictví. Proces přeměny přírodní krajiny směrem ke zcela urbanizované krajině je plynulý. U přírodní krajiny (na rozdíl od krajiny kulturní) je podstatná absence kulturního faktoru. V kulturní krajině dochází k velkému úbytku některých přírodních společenstev, a tím i např. k mizení živočichů v ní žijících a na ní závislých.

Limity Využití Území

Limity využití území omezují, vylučují, případně podmiňují umisťování staveb, využití území a opatření v území. Jde především o limity zatížení území z hlediska ochrany složek životního prostředí a zachování ekologické stability. Zásady a limity využití a uspořádání území určují účel, způsob, ohraničení a podmínky uspořádání a využití území a jsou závaznými podmínkami realizovatelnosti záměrů územního plánu.

Při hodnocení se stanovuje abiotické, biotické (ekologické) a socioekonomické (ekosozologické a hygienické) limity. Vhodnost využívání území (tj. vyplývají z reálných typů abiotických komplexů tvořených reliéfově-geologicko-substrátově-půdně-hydrologicko-klimatickými prvky krajiny. V další fázi se doplní ekologickými a hygienickými limity. Ekologické limity plynou z ekologické významnosti prvků krajiny resp. ekosystémů. Kulturně-historické limity vyplývají z výskytu kulturně-historických památek a z jejich kulturně-historické významnosti. Limity ochrany přírody a přírodních zdrojů jsou limity vyplývající z ochrany přírody a přírodních zdrojů. Hygienické limity jsou dané různými normami a předpisy, které určují přípustný obsah škodlivé látky v jednotlivých složkách životního prostředí.

Stres a Disturbance v Ekosystémech

Stresorem se pro ekosystém (jako pro živé organismy obecně) může stát jakákoli látka, energie, organismus nebo lidská činnost, jakmile svou velikostí anebo trváním svého působení překročí kapacitu jeho homeostatických mechanismů. Disturbance je tedy narušování, znepokojování jakýchkoli systémů, zejména ekosystémů. V rostlinné ekologii disturbance znamená ničení (destrukci) vytvořené biomasy (pastvou, hmyzem, člověkem, erozí, ohněm záplavami...).

Přírodní disturbance jsou ovlivněny heterogenitou krajiny, ale také tuto heterogenitu vytvářejí. Mírné disturbance značně zvyšují heterogenitu krajiny, silné ji mohou zvyšovat i snižovat. V současnosti je hlavním původcem disturbance člověk. Lidské činnosti, které působí v krajině jako disturbance, jsou z hlediska geologického i fylogenetického vývoje změnami náhlými, ostatní druhy neměly dost času na přizpůsobení, což má za následek snižování popřípadě úplné vymizení druhů.

Disturbance mohou pozitivně ovlivňovat přírodu. Základní princip spočívá v tom, že přímo likvidují jednotlivé organizmy a snižují tak populační početnosti těch druhů (nebo životních forem), které by jinak ve společenstvech převládly a zatlačily ty ostatní. Pro každý typ prostředí existuje určitý optimální rozsah disturbancí.

Mezi biotické disturbance patří například přemnožení škůdců, rozpad společenstva, šíření invazních druhů. Mezi abiotické disturbance patří například poškozování vzhledu krajiny a její znečišťování.

Brain-gut axis neboli osa mozek-střevo

Brain-gut axis neboli osa mozek-střevo je obousměrná komunikační linka. Mozek může ovlivnit trávení a střevo naopak posílá do mozku signály přes nervy, hormony, imunitu i látky vyráběné mikroby - proto dnes mluvíme spíš o microbiota-gut-brain ose než jen „gut-brain“.

Když je tato osa v rovnováze, podporuje „vnitřní klid“ těla (trávení, stres, spánek, chuť k jídlu a náladu); když se rozladí, mohou se potíže projevit nejen v břiše (např. funkční obtíže/IBS), ale i v psychice, spánku a regulaci hmotnosti.

Brain-gut axis si můžete představit jako komunikační linku. Mozek tedy může ovlivnit střevo (například přes stresovou reakci, změny v autonomním nervstvu, změny pohybů střev). Střevo může ovlivnit mozek (přes nervové signály, hormony, imunitní mediátory a látky vznikající činností mikrobů). K tomu se přidává mikrobiom, protože bakterie ve střevě vytvářejí látky a signály, které mohou ovlivňovat prostředí ve střevě, imunitu a „zprávy“ směrem k nervům i hormonům. Proto se dnes často mluví o “microbiota-gut-brain” ose, ne jen o „gut‑brain“ ose.

Jak spolu střevo a mozek „komunikují“

Tělo má několik cest, jak informace přenášet:

• Nervová cesta - nejznámější je bloudivý nerv (vagus). Je to něco jako „kabel“, který sbírá informace ze střeva a posílá je do mozku, a naopak.
• Hormonální a stresová cesta - když jste ve stresu, aktivuje se stresový systém (HPA osa) a mění se trávení, citlivost střev i vnímání nepohody.
• Imunitní cesta - střevo je obrovská „imunitní křižovatka“. Když je v rovnováze, imunitní signály jsou klidné. Když je narušená (např. při dlouhodobě nevhodné stravě či zánětu), mohou se signály posouvat směrem k podráždění a zánětlivé aktivitě.
• Metabolity z mikrobiomu - bakterie vyrábějí látky jako SCFA (krátkořetězcové mastné kyseliny), které umí působit na střevní stěnu, nervy i hormony.

Proč se střevo někdy nazývá „druhý mozek“?

Ve stěně trávicí trubice je hustá nervová síť zvaná enterický nervový systém (ENS). Je tak rozsáhlá a „samostatná“, že si řadu věcí umí řídit lokálně (např. pohyby střeva), a přitom je ale napojená na mozek. V přehledové literatuře se popisuje, že enterický nervový systém je důležitým „uzlem“, který umí sbírat signály ze střeva a komunikovat s mozkem mimo jiné přes bloudivý nerv (vagus) a další nervové dráhy.

Důvod, proč se ENS přirovnává k mozku, je i v tom, že má s centrálním nervovým systémem podobnosti ve struktuře a „chemii“ komunikace- používají se podobné přenašeče signálů (neurotransmitery). A jeden z nejznámějších příkladů je serotonin. Serotonin funguje jak v mozku, tak ve střevě, a může ovlivňovat více typů procesů (nejen „náladu“ v běžném slova smyslu).

Možná jste už slyšeli, že většina serotoninu (hormonu štěstí) vzniká ve střevě. To je pravda - tělo si hodně serotoninu vyrábí právě tam. Důležitý háček je ale v tom, že serotonin vyrobený ve střevě není totéž co serotonin v mozku. Serotonin ze střeva působí hlavně lokálně (například na trávení) a nedokáže se volně dostat do mozku, protože ho „nepustí“ hematoencefalická bariéra.

To ale neznamená, že střevo s psychikou nesouvisí. Jen to funguje nepřímo: střevo a mikrobiom mohou ovlivňovat signály do mozku (přes nervy, hormony a imunitu) a také kolik „stavebního materiálu“ (tryptofanu) má mozek k dispozici pro tvorbu vlastního serotoninu.

Co všechno může osa mozek-střevo ovlivňovat

Osa mozek-střevo (a mikrobiom) je hlavně koordinační systém, který pomáhá tělu držet „vnitřní rovnováhu“. Když funguje dobře, trávení běží hladce, imunita reaguje přiměřeně a mozek dostává spolehlivé signály o tom, co se uvnitř děje. Když se komunikace rozladí, projevy často nejsou jen v břiše, ale i v náladě, stresu, spánku nebo chuti k jídlu. Přehledy popisují, že obousměrné interakce mezi mozkem a střevem regulují klíčové funkce jako příjem potravy, imunitní regulaci a spánek.

1. Trávení a břišní "komfort": Mozek a nervový systém dokážou podle situace upravit rychlost posunu potravy střevem, citlivost střev a sekreci.
2. Stresová reakce: Ve stresu se tělo přepíná do režimu „pohotovosti“. To se děje automaticky přes autonomní nervový systém a hormonální stresové dráhy. Tyto systémy mohou měnit činnost střeva a střevo naopak posílá signály zpět.
3. Nálada, emoční ladění a "vnitřní pocity": Mozek neřeší jen to, co vidíte a slyšíte. Neustále zpracovává i signály zevnitř těla (napětí ve střevech, pocit hladu, nevolnost, tlak). Tomu se říká interocepce- vnitřní vnímání stavu těla - a právě střevo je jedním z hlavních zdrojů těchto signálů.
4. Spánek a denní rytmus: Spánek není jen „vypnutí mozku“. Je to stav, ve kterém se tělo regeneruje, opravuje, ladí imunitu a reguluje hormony. Proto dává smysl, že osa mozek-střevo se spánkem souvisí.
5. Chuť k jídlu, sytost a regulace hmotnosti: Střevo posílá mozku signály, které ovlivňují, jak rychle přijde sytost, jak silný je hlad, jak tělo reaguje na určité typy jídla (sladké, tučné).
6. Imunita a zánětlivé nastavení těla: Velká část imunity sídlí ve střevě a komunikuje s nervovým systémem. Pokud se imunitní reakce ve střevě aktivuje, vznikají zánětlivé signály (cytokiny), které mohou ovlivnit mozek dvěma cestami: buď se dostanou do oběhu a působí v mozku, nebo aktivují nervová zakončení (např. vagus) a tím změní gut-brain signalizaci.

Porucha osy střevo-mozek - co může způsobit?

Porucha osy střevo-mozek (případně i „střevo-mozek-mikrobiom“) se nejčastěji dává do souvislosti s onemocněními, kde se potkává trávení, vnímání bolesti, stres a nálada. Důkazy ale nejsou u všech diagnóz stejně silné - u některých je propojení velmi dobře popsané, u jiných se teprve zkoumá.

1. Syndrom dráždivého tračníku (IBS) a další „funkční“ trávicí potíže: IBS je v přehledových pracích uváděn jako nejčastější porucha interakcí mozek-střevo. Zjednodušeně jde o dysregulaci komunikace mezi střevem, nervy, imunitou a mozkem, která se může projevit změnami motility, citlivosti (bolestí) i nálady.
2. Poruchy nálady - hlavně deprese: U depresivní poruchy (MDD) se opakovaně popisují rozdíly ve složení mikrobiomu oproti zdravým kontrolám.
3. Úzkostné poruchy (často spolu s IBS): U úzkosti je v praxi častý scénář „střevo ↔ úzkost“, hlavně u IBS, kde se tyto potíže často vzájemně posilují.

Co obvykle ose mikrobiom‑mozek‑střevo prospívá

Mikrobiom je velmi bohatý „ekosystém“. Cílem je vytvořit prostředí, ve kterém se dlouhodobě daří pestřejšímu a stabilnějšímu složení. Dobrá zpráva je, že věci, které mu obvykle prospívají, jsou většinou stejné věci, které prospívají i tělu jako celku.

1. Strava bohatá na prebiotika a polyfenoly: Prebiotika a polyfenoly si můžete představit jako „palivo“ pro střevní mikrobiom. Jsou to látky, které se v tenkém střevě často nestráví úplně, a tak se dostanou dál - do tlustého střeva, kde je využívají zdraví prospěšné bakterie.
2. Středomořský styl stravování: Mikrobiomu obvykle prospívá pestrost rostlinných potravin, kvalitní tuky a méně ultra‑zpracovaných jídel. Tomu skvěle odpovídá středomořský styl stravy (zelenina, ovoce, luštěniny, celozrnné, ořechy, ryby, olivový olej).
3. Fermentované potraviny: Fermentované potraviny (jogurt, kefír, kysané zelí…) mohou být fajn doplněk jídelníčku.
4. Spánek a stres management: Mikrobiom neovlivňuje jen to, co sníte. Do střev se promítá i stres a spánek.

Stres Rostlin

S rostlinami je to jako s lidmi. Jejich zdraví je podmíněno životními podmínkami, správnou výživou a stejně tak jim škodí intenzivní stres alias „nepřítel výnosů“. Jakmile je rostlina opakovaně nebo dlouhodobě vystavena nadměrnému stresu, nastává stresová reakce. Receptory rostliny spustí vnitřní alarm, který aktivuje obranné mechanismy. Rostliny nemohou před stresory utéct, proto je úkolem pěstitele vybalancovat vhodné podmínky.

Mezi abiotické stresory patří zaplavení, nedostatek živin, příliš vysoká ozářenost, nízké teploty a podobně. Příčinou stresu tak může být nedostatek, stejně jako nadbytek. Často se setkáváme také s kombinací několika faktorů najednou. Například vadnutí, jehož příčinou je hlavně nedostatek vody, může být zároveň i reakcí na nadměrné ozáření. Schopnost rostlin tolerovat stres závisí zejména na jeho intenzitě a délce působení. Tepelný stres dokáže zničit úrodu během krátké chvíle.

Mezi nejčastější abiotické stresory rostlin patří nevyhovující klima. Rostliny mají své teplotní optimum, kterému jsme schopni vyjít perfektně vstříc především v případě pěstování uvnitř (indoor). Mikroklima uvnitř growboxu nebo pěstební místnosti je možné pohodlně regulovat díky ventilátorům a větrákům, popřípadě topení. Podobně likvidační jako horko může být pro rostliny i chlad či v případě pěstování venku (nebo velkém venkovním skleníku) mráz. Pod vlivem nízkých teplot dochází uvnitř rostlin ke změnám buněčných struktur, je zpomalen růst a listy ztrácí barvu. Během mrazů a mrazíků dochází k poškození pletiv.

Sucho souvisí se sníženou vlhkostí vzduchu a obecně je lépe snášeno rostlinami s kratším životním cyklem. Suchý substrát je však jednoznačně špatně, neboť nepodporuje rozvoj nových kořenů. Problém pro pěstitele spočívá v tom, že uzavřené průduchy se zrovna dvakrát neslučují s účinnou fotosyntézou. Pozor tedy na dehydrataci během celého pěstebního cyklu.

Správná, lépe řečeno bohatá výživa rostlin je základem zdravé a šťavnaté úrody. Stačí se vybavit vhodnou výživou, aby rostlinám a jejich kořenům nic nechybělo. V případě zeminy představuje další úskalí spojené s chemickými procesy působícími na rostlinu její přesolení. Dále je důležité zajistit, aby rostlina nemusela čelit vysoké koncentraci toxických iontů a těžkých kovů, jako jsou rtuť, hliník či kadmium. Toxiny může obsahovat také znečištěná voda, proto záleží na tom, v jaké vodě pěstujete a jakou vodou zaléváte. Přítomnost toxinů narušuje příjem živin z vody nebo zeminy a narušuje minerální rovnováhu.

Tak jako mohou toxiny působit ze země, absorbují rostliny a zemědělské plodiny mnohé škodliviny ze vzduchu, což jim samozřejmě škodí. Řeč je především kyslíkových radikálech, jako je ozon, jehož nadbytek v okolí zelených částí rostlin výrazně zrychluje procesy stárnutí. Následkem je destrukce chlorofylu.

Adaptace Rostlin na Klimatické Změny

Vysoké teploty, sucho, nedostatek živin… Klimatické změny ovlivňují také rostliny. Jak se mohou adaptovat, aby přežily v nových podmínkách? Mezinárodní tým pod vedením vědců z Botanického ústavu AV ČR prokázal, že se klonální rostliny mohou přizpůsobit změně klimatu, aniž by změnily svoji DNA. Umožňuje jim to epigenetická paměť.

Výzkumný tým však poprvé na přírodních populacích ukázal, že by evoluce rostlin mohla být zajištěna nejen náhodnými změnami v kódu DNA, jak předpokládá současná evoluční teorie, ale i pomocí epigenetických procesů, kterými rostliny reagují na přírodní podmínky. Epigenetické mechanismy umožňují změny v aktivitě genů a mohou se dědit z generace na generaci bez toho, aniž by rostliny měnily svoji DNA. „Zapínání“ a „vypínání“ určitých genů umožňuje organismům reagovat na měnící se prostředí a ovlivňovat tak jejich růst.

Výzkum na široce rozšířeném druhu jahodníku obecného jako jeden z prvních svého druhu potvrdil, že lokální klima, jako je nízká či naopak vysoká teplota, vyvolává charakteristickou epigenetickou variabilitu (v tomto případě metylaci DNA), která rostlinám umožňuje reagovat na okolní klimatické podmínky. Vědci tak přímo prokázali, že je klimatem indukovaná paměť podmíněna epigenetickou variabilitou, která je dědičná přes několik generací a přímo ovlivňuje funkci genů potřebných k úspěšnému přežívání zvýšených teplot. Díky této schopnosti dokážou rostliny připravit své potomky na podmínky, které mohou očekávat v průběhu života.

„Tato adaptace je zvlášť pozoruhodná, protože nepotřebuje žádné změny v samotné DNA a je tudíž výrazně rychlejší.

tags: #dlouhodobý #stres #a #jeho #vliv #na

Oblíbené příspěvky:

• Funkčnost infrastruktury v ohrožení
• DVD "Měsíc v ohrožení": Podrobný pohled
• Správná likvidace elektroodpadu
• Stanoviště Tulum
• Komunální odpad: Jak to dělají v Doloplazech?