Hlavní obsah
Kurz: Biologie > Kapitola 2
Lekce 2: Rychlokurz ekologie- Historie života na Zemi
- Populační ekologie: záhada texaských komárů
- Populační růst lidstva
- Ekologie společenstev: Láska bez hranic
- Ekologie společenstev II: Predátoři
- Ekologická sukcese: Změna je dobrá
- Ekosystémová ekologie: Články řetězce
- Koloběh vody a uhlíku: Kdo recykluje, žije!
- Cyklus dusíku a fosforu: Kdo recykluje, žije!
- 5 dopadů lidstva na životní prostředí
- Znečištění
- Ochranářská biologie a ekologie obnovy
Ekologie společenstev: Láska bez hranic
Hank se bude tentokrát věnovat komunitní ekologii, principu kompetitivní exkluze a tomu, jak různé druhy koexistují díky tomu, že žijí v různých nikách. Tvůrce: EcoGeek.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
Byl bych špatný učitel,
kdybych vám neřekl, že život je těžký
a každý se stará jen o sebe. Tak to prostě je. Vždy říkám, že v biologii
jde nakonec jen o sex a přežití, ale tyhle věci se realizují
obtížněji, než by se nám líbilo, a to kvůli kompetici. Na planetě je konečná
zásoba zdrojů, proto nás evoluce nutí
o ně soutěžit, abychom přežili co nejdéle a rozeseli
všude svoje geny. Konkurence je přirozeně
důležitou součástí vztahů mezi různými druhy,
jejichž teritoria se překrývají. Mezidruhové vztahy
vymezují ekologická společenstva, proto logicky ekologie společenstev
tyto vztahy studuje ve všech jejich podobách. Od louže na pobřeží po celý oceán,
od hnijící klády po celý les. Přestože mezidruhové vztahy
jsou většinou konkurenční, ekologie společenstev se
vždy nezaobírá jen zakrvácenými tesáky a drápy
jako v přírodovědném filmu. Vlastně většinou ano,
ale tam se dostaneme až za týden. Pro teď nám stačí,
že kompetice je sice častá a důležitá, ale také hodně nebezpečná
a nepříjemná, a někdy i docela bolí. V mezidruhových vztazích
se často dělají ústupky přímé kompetici a snahou
je rozdělit se o zdroje nebo spolu jinak vycházet. Cítíte tu lásku? (hudba) Dávejte pozor, právě jsme
obklopeni potenciálně smrtelnou mezidruhovou konkurencí
odehrávající se všude kolem. Jsme živočichové,
a proto si často myslíme, že kompetice se odehrává jen
mezi živočichy. Ale dochází k ní téměř
u všech forem života. Když si druhy konkurují,
usilují o stejné zdroje, které potřebují k přežití
a dalšímu růstu své populace. V této zahradě si konkuruje
plevel se slunečnicí a kukuřicí a koprem o živiny
a vodu v půdě. Protože těchto zdrojů
je tady konečné množství, představují naše známé
limitující faktory. Populace může být velká
jen jak dovolí limitující faktory. Hodně úporný plevel by tu
dokázal vytlačit všechnu zeleninu. Takovému vytlačení se říká
kompetiční vyloučení. Je to jedna z nejdůležitějších
funkcí ekologie společenstev,
je to prostě život. Protože když si dva druhy
konkurují o stejné zdroje, jeden z nich bude nakonec více
úspěšný a vytlačí toho druhého. Této hořké pravdě se říká
princip kompetičního vyloučení. Poprvé ho popsal ruský ekolog
G. F. Gause v roce 1934, když studoval dva blízce
příbuzné druhy prvoků. Proslavil se již ve věku 22 let díky experimentům, v nichž
proti sobě postavil prvoky trepku luční a trepku velkou. Gause nejprve pěstoval
oba druhy odděleně za stejných podmínek a zjistil, že se oba rychle množí
a vytváří stabilní populace. Když je ale pěstoval
v jedné misce, t. luční rychle vytlačila t. velkou. Trepka luční měla
kompetiční výhodu, protože její populace
roste o něco rychleji než t. velké. Gauseův pokus ukázal, že pokud
není přítomen jiný rušivý prvek, dva druhy, které vyžadují stejné zdroje,
nemohou donekonečna žít ve stejném prostředí. Slabší kompetitor
bude vyloučen. Zní to logicky, ale pokud
vše řídí kompetiční vyloučení, proč na Zemi neprobíhá
kolotoč neustálé kompetice, predace a nakonec
vymírání těch méně úspěšných? Z několika důvodů. Za prvé, ne všechny zdroje jsou limitující. Dva druhy žraloků
si konkurují o vodu v oceánu, ale oceán je obrovský,
takže tolik nelimituje růst jejich populací.
Ale množství potravy, třeba určitý druh ryby,
který oba jedí, je může omezovat,
ale ostatních zdrojů je dost. Za druhé, protože život je tak rozmanitý, skoro v každém společenstvu, třeba i s druhy hodně příbuznými, se druhy dokáží přizpůsobit tak,
aby přežily kompetici. Dosáhnou toho,
když si najdou svou ekologickou niku. Souhrn všech biotických
i abiotických zdrojů, které druh ve svém prostředí využívá. Niku určitého organismu
si můžete představit jako jeho zaměstnání, které mu zajišťuje určitý způsob života. Snažíme se mít práci, která
nám jde lépe než ostatním, a když jsme zoufalí, bereme i práci,
kterou nikdo jiný nechce. Nezáleží na druhu práce,
ale na výši výdělku, to určuje náš životní styl. Když si najdete pěknou niku,
kterou máte jen pro sebe, máte nejen pravidelný přísun
potravy a dalších věcí, ale také se pěkně vyhnete
kompetičnímu vyloučení. Díky tomu vznikají
stabilnější společenstva. Je to elegantní a pokojné řešení. Kéž bychom my lidé přišli
na podobně dobrou věc. Jenže jako všechno v životě,
i toto relativní bezpečí a stabilita není úplně zadarmo. Háček je v tom,
že některým druhům brání vést život takový, jaký by měly
bez konkurence. Taková ideální situace
se nazývá fundamentální nika. Je opravdu ideální. Snad jen pár druhů
si může dovolit tak žít. Většina druhů se musí vyhýbat
kompetičnímu vyloučení, a tak skončí v jiném zaměstnání
a s jiným způsobem života. Může to být i v jiném oboru,
než jaký studovali, ale vydělají si na živobytí.
Tomu se říká realizovaná nika. Tady příroda trochu
připomíná management. Ale zní to trochu nepřirozeně, že? Gause nám říká,
že kompetice a výhra v ní je přirozený řád věcí,
tak jak je možné, že část přirozeného řádu
umožňuje, že každý trochu soutěží,
a každý trochu vyhrává? A jak jsme vlastně přišli na to,
že to takhle chodí? Je to kvůli jedné speciální osobnosti, a k jejímu představení
potřebuji speciální židli. Ekolografie Kanadský ekolog Robert Macarthur
nebyl ani 30 let starý, když udělal objev, díky němuž se stal jedním z nejvlivnějších
ekologů 20. století. Ve své disertační práci
na univerzitě v Yale roku 1958 studoval pět druhů pěnic
žijících v jehličnatých lesích na severovýchodě Spojených států. Protože existovalo tolik
rozdílných druhů pěnic, které žily, krmily se a pářily
na stejných místech, mnoho ornitologů tehdy myslelo,
že využívají stejnou niku, a proto tvoří výjimku k Gauseovu
principu kompetitivního vyloučení. Ale Macarthur trochu pochyboval. Jako studovaný matematik se rozhodl
přesně změřit jak a kde se každý druh pěnice krmí,
páří a hnízdí. K tomu účelu prostudoval
každý strom, kde ptáci žili, a rozdělil ho do zón. Přesněji do 16 zón.
Od lišejníků u paty kmene až k jehlicím a pupenům
na koncích větviček. Po mnoha sezónách sledování
mnoha ptáků a stromů zjistil, že každý druh pěnice
rozděluje svůj čas různě mezi jednotlivé
části stromu. Například pěnice Setophaga tigrina tráví většinu času na
vnější části stromu a na vrcholku, zatímco Setophaga castanea
se krmí hlavně uvnitř koruny. Macarthur také zjistil,
že každá pěnice má jiné zvyky lovu a krmení a dokonce
že se rozmnožují v trochu jiných obdobích roku, takže období jejich největšího
shánění potravy se nepřekrývají. Tyto rozdíly ukázaly,
jak se pěnice dělí o své limitující zdroje,
každá si našla svou realizovanou niku, díky níž unikla osudu
kompetičního vyloučení. Fenomén, který objevil,
se dnes nazývá dělení zdrojů. Podobné druhy se usadí
v oddělených nikách a žijí vedle sebe. Macarthur se částečně díky
tomuto objevu proslavil jako pionýr moderní ekologie, podpořil zvídavost
a výzkum na základě hypotéz, vyzvedl užitečnost studia genetiky
a ekologie ve spolupráci s biology jako E.O. Wilson
a Jared Diamond. Bohužel zemřel v 42 letech
na rakovinu ledvin, ale jeho výzkum severních pěnic
zůstává klasickým příkladem ekologie společenstev
a dodnes se vyučuje. Pokud organismy tohle dokážou
a mohou se chovat tak, aby minimalizovaly kompetici
a zároveň zvýšily své šance přežít, potom vlastnosti
spojené s tímto chováním začnou být pozitivně selektovány. Konec konců,
právě k tomu máme selekci. Když k tomu dojde,
mluvíme o posunu znaků. Pro vysvětlení se vrátíme
dalším slavným ekologům. Náš oblíbený zamilovaný pár
evolučních biologů, Peter a Rosemary Grantovi. Už jsem mluvil o jejich výzkumu
speciace slavných Darwinových pěnkav
na Galapágách. V roce 2006 na stejném ostrově
Daphne Major pozorovali proces
posunu znaků. Po dlouho dobu měla malá
populace pěnkav ostrov jen pro sebe. Živily se různými semeny,
včetně semen pupalky, která jsou větší a výživnější
než jiná menší semena, Ta byla také k dispozici,
ale pěnkavám se těžko loupala. V roce 1982 se na ostrově objevila
skupina mnohem větších pěnkav, které si zabraly všechny bohaté zdroje
pupalkových semen. Grantovi během 20 let zjistili,
že se zobáky malých pěnkav zmenšily a umožnily jim
specializovat se na menší, méně výživná semena. Teď měly malé pěnkavy
všechna tato semena pro sebe, vlastnosti obou populací
pěnkav se rozešly a umožnily jim
rozdělit si zdroje. Jak vidíte, kompetice může být krutá,
ale také z nás může udělat lepší lidi, nebo pěnkavy, pěnice,
trabíkomyši. Existují také mezidruhové vztahy, kdy druhy spojí své síly
v boji za přežití. Tak se zcela vyhnou konfliktu. V těchto případech se druhy
ve společenstvu zcela vyhnou kompetici vytvořením úzkého vztahu,
ze kterého má prospěch jedna nebo i obě zúčastněné strany. Možná už znáte obě varianty. Je to mutualismus, kde mají
prospěch oba dva, a komenzálismus, kde jeden prospívá
a ten druhý prostě nemá problém. Mutualismus je v přírodě častý.
Pokud sledujete Rychlokurz pozorně, slyšeli jsme mě o něm mluvit mnohokrát. Hlavní příklad je mykorhiza,
houby a kořeny, mluvili jsme o ní před pár týdny, jsou to propletené houby a kořeny rostlin, které si navzájem pomáhají s živinami. Také jste mohli slyšet o nektaru
kvetoucích rostlin, kterým lákají opylovače,
a na plody lákají živočichy, kteří pak roznáší jejich semena. Tyto vztahy se často
staly nutností, třeba v případě termitů. Nedokáží rozložit celulózu
ve dřevě bez enzymů, které produkují mikroorganismy
žijící v jejich trávicím traktu. Bez těch malých tvorečků
by ti větší zahynuli. Takový nezbytný vztah
se jmenuje obligátní mutualismus. Naopak komenzálismus je vztah,
kde jeden organismus má prospěch a tomu druhému to neškodí
ani nepomáhá. Taková netečnost se těžko dokazuje,
protože i zdánlivě neškodný vztah má nejspíš nějaký účinek. Například svijonožci přisedlí
na velrybách se zadarmo vozí vodou plnou planktonu,
kterým se živí. To je očividně pro svijonožce výhoda,
proto se tento vztah považuje za komenzálismus, protože
velrybám je nejspíš jedno, jestli mají svijonožce nebo ne. Nebo ne? Svijonožci můžou velrybu
při pohybu vodou zpomalovat, naopak také můžou sloužit
jako maskování před predátory, třeba kosatkami.
Pak by to byla výhoda. Nakonec to je nejspíš
velrybě jedno, a když uvážíte všechny
možné jiné mezidruhové vztahy, je na tom docela dobře. Zvlášť když za týden
tady půjde o krk, čímž myslím ukázku pravidla
"zabij nebo budeš zabit" v říši zvířat, včetně všech
báječných evolučních změn, které z toho plynou a vedou
k ještě větší diverzitě společenstev. Nejspíš tu bude hodně krve, tak si nezapomeňte vzít pončo.