Populace v biologii: Definice a charakteristika

V biologii je populace definována jako soubor jedinců téhož druhu, vyskytující se v určitém prostoru a čase. Tento termín se používá v ekologii, genetice a demografii. Od 80. let 20. století je populační ekologie jednou z nejvíce dynamických botanických disciplín. Na této úrovni došlo k postupnému propojení evoluční biologie a biosystematiky na jedné straně se studiem "community ecology".

Více jedinců určitého druhu tvoří populaci. Velikost populací je dána natalitou (porodností) a mortalitou (úmrtností). Velikosti populací mohou kolísat v čase (např. zvětšení populace kořisti vede ke zvětšení populace predátora). Růst populace je obvykle omezen podmínkami prostředí. Populace může mít určitý rozptyl (rozmístění jedinců v prostoru).

Vnitrodruhové a mezidruhové vztahy

Vnitrodruhové vztahy existují mezi jedinci stejného druhu. Jedinci mohou napodobovat své chování, soutěžit o pohlavní partnery či si vymezovat teritorium.

Více populací v určitém prostoru tvoří společenstvo (biocenózu). Ekologická nika je soubor všech faktorů prostředí působících na organismus.

Jako symbióza se v biologii označuje jakýkoli úzký mezidruhový vztah, nehledě na jeho (ne)výhodnost pro zúčastněné strany. Organismy mohou na symbióze být zcela či částečně závislí.

Čtěte také: Podrobný průvodce studiem Ekologické Politiky

• mutualismus (+/+) - Např.
• lismus (+/0) - Např.

U živočichů se rozlišují vnější parazité (např. klíště, veš, komár sající krev) a vnitřní parazité (např.

Parazitoidi zabíjejí svého hostitele, např.

U rostlin se klasicky rozlišují poloparazité, kteří sami fotosyntetizují (např. jmelí) a berou hostiteli hlavně vodu a minerální látky. Úplní parazité (holoparazité) jsou na svém hostiteli aspoň po část života zcela závislí (např.

Predace je potravní vztah, kdy predátor (dravec) zabíjí svou kořist.

Specifika rostlinných populací

Populace rostlin a živočichů mají tak odlišné způsoby existence, že není možné o nich dále hovořit obecně. Vždyť více než 25% všech rostlin je schopných vegetativní regenerace. Z 2760 druhů středoevropských rostlin je 2000 schopné tvorby dceřiných odnoží (to je skoro 70%). Výhodou vegetativního rozmnožování je úspěšnější uchycení dceřiných jedinců (od mateřské rostliny se dceřiná rostlina neoddělí, dokud není dostatečně silná).

Čtěte také: Kariéra v oblasti přírody

(To má svou logiku, protože na úrovni rostlinné se těžko determinuje jedinec.

Mortalita = počet jedinců, kteří umřou za jednotku času.

Genetika populací

Populační genetika je nauka o změnách zastoupení alel jednotlivých genů v populaci.

Populace je většinou definována jako skupina jedinců stejného druhu se společným genofondem, která obývá určitou oblast. Dále uvažujeme, že jedinci se mezi sebou mohou volně křížit a pochází ze stejného předka. Je vytvářena jedinci, kteří se rozmnožují autogamií (samooplozením).

Každý jedinec hermafrodit produkuje samčí i samičí gamety. Homozygotní jedinec (dominantní nebo recesivní) může produkovat jen potomky homozygoty. Heterozygot produkuje heterozygoty pouze v 50 % případů (2. Mendelův zákon). Postupem času zde vznikají dvě čisté linie homozygotů, heterozygotů neustále ubývá až téměř vymizí.

Čtěte také: Dálkové studium ekologie

Homozygotní jedinci (alely AA nebo aa) produkují homozygotní potomky.

Do této skupiny patří např.

Do této skupiny patří např.

Platí zde Hardy-Weinbergův zákon, pomocí kterého můžeme vypočítat genotypovou skladbu panmiktické populace. Podíl jednotlivých alel se v panmiktické populaci nemění.

p + q = 1 (tj.

Může docházet např. ke vzniku zcela nových alel či změně dominantní alely na recesivní i naopak.

Selekce neboli přírodní výběr má velký vliv. Pokud alela svého nositele zvýhodňuje oproti jedincům bez této alely, bude frekvence této alely v následujících generacích postupně stoupat. Nevýhodné alely postupně ubývají (dominantní mizí poměrně rychle, recesivní mizí pomalu a úplně nevymizí nikdy), protože své nositele znevýhodňují (tzv.

Migrace může znamenat obohacení genofondu o nové alely (ale i jeho ochuzení). Organismy žijí často na zcela specifickém místě, kde mohou tvořit více či méně izolované subpopulace. Pro výměnu genů (genový tok) mezi takovýmito populacemi je pak migrace nezbytná.

Genetický drift neboli posun jsou náhodné posuny ve frekvenci jednotlivých alel v rámci genofondu dané populace. V praxi to znamená, že tyto změny frekvencí nepodléhají selekci, ale závisí vyloženě na náhodě při vzniku gamet a zygot (i nositel výhodné alely nemusí tuto alelu svým potomkům předat a tato se v další generaci neobjeví). Tyto změny jsou kumulativní - časem tak může dojít dokonce i k fixaci jedné alely a vymizení alely druhé.

Symbióza

Vztahy mezi populacemi tvoří velmi zajímavou a užitečnou část tohoto tématu. Víme již, že vztahy mohou být neutrální, negativní i pozitivní.

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.

1. Tento typ „dusíkaté“ symbiózy je zdaleka nejznámější a také člověkem nejvíce vy­užívaný.
2. 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. 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).

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.

3. Je houba vždy symbiontem?
4. 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. 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.

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.

4. 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. 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. 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. Ze tří předžaludků je nejvýznamnější bachor. Například u krávy představuje bachor kolem 80 % z celkového ob­jemu předžaludků, tj. objem 100 až 200 litrů. V obsahu bachoru nalézáme pouze anaerobní mikroorga­nismy, které v zásadě patří mezi baktérie, nálevníky a houby. I zdejší prvoci tvoří složité společenstvo. Většinou se jedná o nálevníky - bachoř­ce.

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. Pokud něco nemůžete jíst, protože to nestrávíte, jsou zde ještě další způsoby, jak toto omezení obejít. Termití houbaři si stavějí typická věžovitá termitiště, v jejichž sklepeních pak pěstují houby rodu Termitomyces. 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).

7. Mohou termiti požírat i dřevo houbou nezpracované?

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.

• 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.
• Hydrogamie - opylení vodou, poměrně vzácný způsob, typický pro vodní rostliny.
• Zoogamie - přenos pylu zprostředkovávají živočichové. To nás zajímá. Zoogamie zajišťuje většinou vysoce přesné a efektivní opylení (u některých orchidejí je téměř 100% úspěšnost).
  • Entomogamie (hmyzosnubnost) - nejběžnější způsob opylení vůbec.
  • Ornitogamie - po hmyzu nejrozšířenějšími opylovači jsou ptáci (asi 1500 druhů). Nejslavnější jsou američtí kolibříci.
  • 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.
  • 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.
  • Malakogamie - vzácný případ opylování měkkýši. Například liliovitá rostlina kořenokvětka má při zemi položený trubkovitý květ, jehož celé ústí je zakryto rozšířenou masitou bliznou.

Barevná rozmanitost květů

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.

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. 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.

Pyl a nektar

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.

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).

Květní pasti

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. 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.

tags: #populace #biologie #definice

Oblíbené příspěvky:

• Sněhurka: Emoce a archetypy
• Informace o odboru
• Nadměrné používání plastů: Akce Greenpeace
• Legislativa ekologického auditu
• Dopad CNG a elektromobilů na životní prostředí