Vztah Ekologie a Evoluční Biologie

Ekologická a evoluční biologie je tematicky obsáhlý program, který je zaměřen zejména na studium biosystematiky, taxonomie, ekologie, paleoekologie, evoluční ekologie, evoluční biologie, etologie a rozmanitosti organizmů na úrovni druhů, populací, společenstev a flór a faun různých území.

Důraz je kladen na studium interakcí mezi organizmy a jejich prostředím, a mezi organizmy navzájem, např. vztahy parazit-hostitel nebo predátor-kořist. Odborná šíře programu vede k jeho dělení do pěti specializací: Botanika, Ekologie, Hydrobiologie, Parazitologie a Zoologie.

Specializace jsou definovány jak taxonomickým zaměřením, tak metodickými přístupy. Jejich vymezení ovšem není plně diskrétní: v některých tematických okruzích se částečně překrývají, což je odrazem mezioborovosti současné biologie.

Základní oblasti zájmu

Program má dvě základní formy studia, prezenční a kombinovanou, které se liší zejména v požadavcích na pravidelnou přítomnost studentů na pracovišti. Prezenční forma je také spojena se zapojením studentů do pravidelné výuky nebo její přípravy.

Studenti prezenční formy pobírají měsíční stipendium dle platných a jednotných pravidel fakulty. Na webové stránce oddělení najdete informace ke studiu: formuláře (přihlášky k SDZ a ODP, různé žádosti aj.) legislativa (odkazy na: SZŘ, Stip.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Přijímací řízení

Přijímací řízení probíhá formou prezentace tématu, uvažovaných metod a očekávaných výsledků uchazečem v angličtině a následného pohovoru, na základě čehož komise ověřuje a boduje úroveň odborných znalostí a předpokladů uchazeče k samostatné vědecké práci (0-200 bodů) a znalostí anglického jazyka (0-100 bodů).

Pro přijetí musí uchazeč celkem získat alespoň 120 bodů v odborné části a 60 bodů v jazykové části.

Možnosti studia

V rámci jednooborového studia se specializací má student možnost prohloubit si vědomosti v konkrétním zaměření daného studijního programu, specializaci si vybírá jednu.

Výzkumné směry

Výzkumný směr Evoluční ekologie studuje, jaký mají ekologické faktory vliv na evoluční změny a jak souvisí určité evoluční znaky s ekologickými procesy. Konktrétně studujeme jak se mezidruhově a vnitrodruhově vyvíjí znaky spojené s reprodukcí a životními historií, jak jednotlivé druhy reagují na změny prostředí a zda a jak dochází ke koevoluci fenotypové formy a funkce.

Hlavním předmětem výzkumu jsou vlastní evoluční procesy a jejich vliv na rozpoznávanou biodiverzitu. Geograficky je výzkum zacílen především na Eurasii, rovníkové Andy a Kapskou květennou oblast.

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

Základním principem práce je kombinace terénních, experimentálních a laboratorních přístupů. Detekování evolučních sil uplatňujících se na rodové a vyšší úrovni (např.

Adaptace na sucho

Studie se zabývá tím, jak se rostlinné druhy přizpůsobují suchu a sezónním klimatickým extrémům, což je v souvislosti se změnou klimatu stále důležitější otázka. Ornstein-Uhlenbeckovy modely evoluce naznačují, že vlhké podnebí podporuje růst rostlin s většími genomy, zatímco v sušších oblastech je jejich výskyt omezený.

Hybridizace a evoluce

Hybridizace je rozšířeným fenoménem v evoluci rostlin a zkoumání její role je zásadní pro pochopení procesů diverzifikace mnoha taxonomických skupin.

V poslední době se pozornost zaměřuje na roli starověké hybridizace, která se opakovaně ukázala jako možný spouštěč evoluční radiace, i když v některých případech může diverzifikaci druhů spíše bránit. Příčiny, četnost a důsledky starověké hybridizace jsou zatím málo prozkoumané.

Telomerové sekvence

Článek Belyayeva a kol. (2023) zkoumá variabilitu telomerových sekvencí v přírodních populacích rostlin se zaměřením na čtyři druhy rodu Chenopodium prostřednictvím Oxford Nanopore sekvenování a fluorescenční in situ hybridizace. Studie odhalila významné rozdíly ve struktuře telomerových repetic a jejich lokalizaci na chromosomech.

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

Tato zjištění naznačují, že rozdíly v telomerických sekvencích mohou přispívat k variabilitě rostlin na genomické úrovni.

Transposony a ekologické niky

V rámci studia Kapské květeny jsme se zaměřili na výzkum rodu Pteronia (hvězdnicovité), který představuje jeden z velmi diverzifikovaných endemických rodů místní flóry. Naše výsledky ukázaly, že změna velikosti genomu je spojená s rapidním nárůstem Tekay elementů z Ty3-gypsy rodiny a je navázána výlučně na ty druhy, které rostou pouze ve fynbosu (specifická vegetace mediteránního typu Kapské oblasti).

CACTA transposony

CACTA transposony představují jednu z nejčastěji se vyskytujících se rodin Class 2 (tzv. Cut-and paste) transposonů. Odhalili jsme, že CACTA elementy se vyznačují proměnlivou strukturou.

CACTA transposony mají sice konzervovanou určitou elementární strukturu sekvence DNA, na druhou stranu nad rámec této struktury kumulují širokou škálu modifikací kódujících i nekódujících sekvencí.

Horizontální přenos genů

V evoluci rodu ječmen (Hordeum) došlo k vícenásobnému horizontálnímu přenosu genetické informace z panikoidních trav. Při jedné z těchto událostí byla přenesena DNA ze zástupce rodu proso (Panicum) do genomu předka ječmenů sekce Stenostachys.

Panikoidní protein-kódující geny hrají roli ve stresových podmínkách, přičemž minimálně jeden se jeví jako potenciálně funkční u současných ječmenů.

Evoluce velikosti genomu u orchidejí

Na modelové skupině orchidejí Pleurothallidinae jsme se pokusili posoudit roli zmnožení repetitivní DNA, chromozomální variability a typu endoreplikace v evoluci velikosti genomu. Orchideje jsou totiž jedinou skupinou rostlin, u níž je znám jedinečný typ endoreplikace, kdy se během diferenciace buněk duplikuje pouze druhově specifická část genomu.

Náš výzkum ukázal, že částečná endoreplikace vede k přednostní replikaci funkčních částí genomu (např. genů). Navíc jsme prokázali, že evoluce genomu na úrovni druhu probíhá dvojím tempem: zatímco kódující část genomu je u blízce příbuzných druhů víceméně konstantní, část DNA obsahující nekódující oblasti se neustále mění a s ní i celková velikost genomu.

Ekologie a ochrana biodiverzity

Biologická rozmanitost na celém světě dramatický klesá a mnoha druhům hrozí vyhynutí. Která společenstva přežijí? Ta, kde je velké množství rozmanitých druhů, nebo ta, kde jeden druh převládne? A vydrží déle druh, v němž jsou všichni jedinci stejní, nebo v němž se naopak odlišují?

„Abychom vymírání druhů mohli bránit, musíme tyto souvislosti znát,“ říká Jan Hrček z Biologického centra Akademie věd ČR.

Badatel chce totiž propojit ekologii s evolucí. „Ekologie zkoumá, jak fungují vztahy mezi více druhy organismů, zatímco evoluční biologie řeší změny uvnitř jednoho druhu. Příroda se ale neustále mění a my se na ni musíme dívat komplexně. Dosud není probádané, jak souvisí druhová rozmanitost s tou vnitrodruhovou a pro ochranu přírody je důležité tento obecný princip poznat,“ říká Jan Hrček.

Evoluce navíc zdaleka není tak pomalý proces, za jaký byla dříve považována. „Nově se ukazuje, že změny v rámci populací mohou být velmi rychlé. Během několika málo generací se mohou změnit vlastnosti organismů, například nastavení imunitního systému nebo metabolismu, i když navenek vypadá daný druh pořád stejně. To může mít vliv na druhovou pestrost.

Modelový systém

Jako pokusný modelový systém použije Jan Hrček octomilky a jejich přirozeného nepřítele - parazitické vosičky. Tito parazitoidi, podobně jako filmový Vetřelec, kladou do larev octomilek svá vajíčka, z nichž se pak vylíhnou dospělci a svého hostitele usmrtí. V zemědělství se často používají k biologické ochraně rostlin proti hmyzím škůdcům.

Část Hrčkova výzkumu se uskuteční v pralese v Austrálii, kde budou vědci několik měsíců sledovat octomilky a vosičky v reálném prostředí. Další část se uskuteční v laboratorních podmínkách v Českých Budějovicích. Tým bude pracovat s šesti druhy octomilek a šesti druhy jejich parazitických vosiček.

„Vytvoříme několik mikrokosmů s různým počtem druhů octomilek a vosiček a s různou genetickou variabilitou v rámci jednoho druhu a pak budeme zjišťovat, jaké společenstvo nejdéle vydrží.“ popisuje Jan Hrček.

Výhodou tohoto modelového systému je nejen snadný chov hmyzu, ale také fakt, že octomilka během roku vystřídá deset až patnáct generací. Za tu dobu už dochází k evolučním změnám.

„Tento výzkum nemůžeme provádět na lvech nebo antilopách.

Doporučená literatura

• Begon M., Harper J.L. Third edition.
• Brown J. H.: Macroecology.
• Lavers C.: Proč mají sloni velké uši.
• Schluter D.: The Ecology of Adaptive Radiation.
• Stearns S.C.: The evolution of life histories.
• Storch D. teorie všeho (živého)? 508-516.
• Storch D. Role prostředí v evoluci biodiverzity. 550-552.
• Storch D. velkých. Vesmír 78: 377-383.
• Townsend, Colin R., Begon, Michael, Harper, John, L.. Základy ekologie. Olomouc: Univerzita Palackého, 2010, s.
• Frouz, Jan, Frouzová, Jaroslava . Aplikovaná ekologie. Praha: Univerzita Karlova - nakladatelství Karolinum, 2021, s.

tags: #ekologie #a #evoluční #biologie #vztah

Oblíbené příspěvky:

• Skryté klenoty české přírody
• Fair trade trička
• Zdroje oxidu dusičitého
• Svoz odpadu v ČR: Právní rámec
• Odčerpávání odpadů z lapáků písku