Rychlokurz ekologie
Přihlásit se
Rychlokurz ekologie (3/9) · 11:00

Ekologie společenstev: Láska bez hranic Soužití různých živočišných druhů je možné! Stačí založit společenstvo.

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.
video