2020

1/ Překvapivá druhová rozmanitost na střeše světa: rod pampeliška (Taraxacum) v Ladáku

Ladák je vysokohorské území ležící ve srážkovém stínu hlavního hřebene Himálaje. Podrobný výzkum jeho flóry odhalil, že je druhově téměř dvojnásobně bohatší než se dosud předpokládalo. Monografie modelového rodu pampeliška (Taraxacum) zahrnuje 120 druhů, z nichž 50 bylo nově objeveno a je prvně popsáno. Studie ukázala, že západní část Himálaje představuje jedno z největších světových center diversity rodu, s řadou endemických nebo morfologicky a evolučně velmi izolovaných druhů.

  • Kirschner J., Štěpánek J., Klimeš L., Dvorský M., Brůna J., Macek M. & Kopecký M. 2020. The Taraxacum flora of Ladakh, with notes on the adjacent regions of the West Himalaya. Phytotaxa 457: 1-409. Doi: 10.11646/phytotaxa.457.1.1.


Pampeliška Taraxacum dilutissimum Kirschner & Štěpánek, jeden z nejrozšířenějších, avšak donedávna neznámých druhů Ladáku.

 

2/ Evoluce klonálního růstu u krytosemenných

Rostliny se rozmnožují semeny, ale mnoho rostlin se rozmnožuje i klonálně pomocí šlahounů, oddenků nebo kořenů. Jakkoliv je klonalita u rostlin častá, je na okraji badatelské pozornosti; nevíme ani jak se vyvíjela během evoluce, ani co svým nositelům umožňuje. To jsme hledali fylogenetickou analýzou ca. 3000 druhů evropské flóry. Ta ukázala velkou evoluční flexibilitu klonality. Rostliny tedy mohou pružně dosáhnout na její funkční výhody, když to prostředí vyžaduje, a stejně snadno se jí zbavit.

  • Herben T. & Klimešová J. 2020. Evolution of clonal growth forms in angiosperms. New Phytologist 225: 999-1010. Doi: 10.1111/nph.16188.

Rozmanitost orgánů klonálního rozmnožování u rostlin

Rozmanitost orgánů klonálního rozmnožování u rostlin. Jednotlivé typy klonálního rozmnožování mezi sebou poměrně snadno přecházejí, stejně tak jako rostliny mohou snadno klonální růst ztratit nebo znovu získat. Popisky v obrázku (shora zleva): nadzemní výběžky, epigeogenní oddenky, hypogeogenní oddenky, hlízy a cibule, kořeny s pupeny.

 

3/ Dynamika růstu a reprodukce alpinských rostlin v oteplujícím se světě

Oteplování klimatu má vliv na růst a přežívaní horských rostlin. V Tatrách vytváří šťovík alpský v důsledku oteplování třikrát delší oddenky a dvakrát více listů než před 40 lety. Vysoké letní teploty ovšem vedou k nedostatku vody v hustých porostech a zvýšené konkurenci. Výsledky výzkumu v Himálaji naznačují, že reakce vyvolané oteplováním budou stanovištně specifické, proměnlivé v čase a prostoru a budou záležet na fyziologické toleranci druhů ke klimatickým změnám.

  • Doležal J., Kurnotová M., Šťastná P. & Klimešová J. 2020. Alpine plant growth and reproduction dynamics in a warmer world. New Phytologist 228: 1295-1305. Doi: 10.1111/nph.16790.
  • Liancourt P., Song X., Macek M., Šantrůček J. & Doležal J. 2020. Plant’s-eye view of temperature governs elevational distributions. Global Change Biology 26: 4094-4103. Doi: 10.1111/gcb.15129.

 Lokalita šťovíku alpskéhoail přírůstků oddenku šťovíku alpského
Ilustrace monodominantních lokalit štovíku alpského v Nízkých Tatrách na Slovensku, ve střední Evropě, s podzemním systémem oddenků a měřenými růstovými parametry: roční délka segmentu, jizvy po listech a květenství.

 

4/ Fylogenetická příbuznost rostlin ovlivňuje jejich schopnot vytvářet půdní semennou banku

Pomocí globální databáze semenných bank (GloSSBank), která obsahuje údaje pro 2350 krytosemenných rostlin, jsme zkoumali, nakolik jsou délka přežívání semenné banky v půdě a její hustota určovány fylogenetickou příbuzností. Zjistili jsme významný fylogenetický signál, což dokazuje, že schopnost vytvářet vytrvávající semennou banku se neobjevuje ve fylogenezi náhodně. Schopnost přetrvávat v půdě je sice fylogeneticky korelována s produkcí dormantních a malých semen, ale hmotnost semen a dormance jsou samy o sobě špatnými prediktory přežívání semen v půdě. Je zajímavé, že proměnné odrážející vliv habitatu (hlavně míra narušení a pokryvnost vegetace), významně ovlivňují schopnost krytosemenných rostlin vytvářet trvalou semennou banku, ale klima takový vliv nemá. Jako první jsme v této studii ukázali, že fylogenetická příbuznost je důležitá pro pochopení funkce semenných bank a jejich vzniku, i toho jak souvisí s vlastnostmi rostlin, klimatem a charakterem biotopu. Tato zjištění poskytují důležité poznatky o chování rostlin v neprediktabilním prostředí a o tom, jaký vliv na rostlinné populace může mít globální změna.

  • Gioria M., Pyšek P., Baskin C. C. & Carta A. (2020) Phylogenetic relatedness mediates persistence and density of soil seed banks. Journal of Ecology 108: 2121–2131 (doi: 10.1111/1365-2745.13437)

 

5/ Nepůvodní stromy se liší ve schopnosti interakce se spoluzavlečenými a původními mykorhizními houbami v novém prostředí. Naše metastudie ukazuje rozdíly mezi jehličnany a eukalypty.

Uchycení nepůvodních stromů mimo areál jejich přirozeného výskytu může být omezeno nepřítomností vhodných houbových partnerů. Naše metastudie ukazuje, že zatímco nepůvodní jehličnany spoléhají na symbiózu se spoluzavlečenými houbami z původního areálu, eukalypty dokážou na mnoha místech vytvářet symbiózu s lokálními druhy hub. Úspěšnost zavlečení různých skupin exotických stromů se tak může lišit v závislosti na schopnosti vytvářet symbiózu s lokálními druhy hub.

Spolupracující subjekt: Mikrobiologický ústav AV; PřF UK; University of Tartu, Estonia

  • Vlk L., Tedersoo L., Antl T., Větrovský T., Abarenkov K., Pergl J., Albrechtová J., Vosátka M., Baldrian P., Pyšek P. & Kohout P. (2020). Alien ectomycorrhizal plants differ in their ability to interact with co-introduced and native ectomycorrhizal fungi in novel sites. The ISME journal, 14(9), 2336–2346.

 

6/ Mohou být společenstva bohatá na reliktní druhy antropogenního původu? Paleoekologický pohled na ochranu ohrožených karpatských travertinových slatinišť

Travertinová slatiniště v Západních Karpatech hostí řadu vzácných druhů považovaných za glaciální relikty. Pomocí multi-proxy analýzy dvou profilů jsme testovali předpoklad jejich přirozenosti a holocenní kontinuity. Zjistili jsme, že i když lokalita je stará, současná společenstva vznikla až středověkou lidskou činností, která potlačila dřeviny a rákos a umožnila rozvoj nelesních slatinných společenstev. Naše výsledky tak podporují nutnost aktivního managementu, který bude navazovat na tradiční hospodaření v minulosti.  

Spolupracující subjekt: Ústav botaniky a zoologie, PřF MU Brno

  • Hájková P., Jamrichová E., Šolcová A., Frodlová J., Petr L., Dítě D., Hájek M. & Horsák M. (2020): Can relict-rich communities be of an anthropogenic origin? Palaeoecological insight into conservation strategy for endangered Carpathian travertine fens. Quaternary Science Reviews, 234, 106241.

 

7/ Stromy chrání biodiverzitu lesa před globálním oteplováním

Ochlazující stromový baldachýn chrání lesní organismy před extrémními teplotami a má významný vliv při jejich adaptaci na globální oteplování. V mezinárodním výzkumném týmu jsme studovali vliv oteplování klimatu v lesním prostředí a ukázali, jak se oteplování uvnitř lesa liší od oteplování na otevřených místech. Na stovce míst jsme měřili teplotu uvnitř lesa a zkombinovali tato měření s až 80letými údaji o změně zápoje lesního nadrostu. Tato datová řada obsahovala informace získané z téměř tří tisíc opakovaných vegetačních ploch v evropských lesích. Pokud byl stromový zápoj hustý, dokázal tlumit vliv oteplování klimatu na organismy žijící po ním. Pokud se naopak stal řidším, rostliny žijící pod ním jsou naplno vystaveny oteplování klimatu. Dříve chladné, stinné a obecně vlhčí podmínky se stanou teplejší a také sušší. Mnoho lesních druhů se tomu nedokáže dostatečně rychle přizpůsobit, jsou nahrazovány teplomilnějšími druhy a mohou dokonce lokálně zmizet. Správci lesů by proto měli zohlednit vliv hospodaření na klimatické podmínky uvnitř lesa a potenciální dopad svých rozhodování na biologickou rozmanitost.

Spolupracující subjekt: členové konsorcia forestREplot: www.forestreplot.ugent.be

  • Zellweger F., De Frenne P., Lenoir J., Vangansbeke P., Verheyen K., Bernhardt-Römermann M., Baeten L., Hédl R., Berki I., Brunet J., Van Calster H., Chudomelová M., Decocq G., Dirnböck T., Durak T., Heinken T., Jaroszewicz B., Kopecký M., Máliš F., Macek M., Malicki M., Naaf T., Nagel T. A., Ortmann-Ajkai A., Petřík P., Pielech R., Reczyńska K., Schmidt W., Standovár T., Świerkosz K., Teleki B., Vild O., Wulf M. & Coomes D. (2020): Forest microclimate dynamics drive plant responses to warming. Science 369(6492): 772­–775. doi: 10.1126/science.aba6880

 

8/ Jemná struktura kořenů v lučních společenstvech

Rostliny se snadněji studují než zvířata, protože se nepohybují, ale (větší) polovina jejich těl je nepřístupná, protože jsou skryty v půdě a nenesou žádné snadno přístupné identifikační znaky. Konkrétně přiřazení kořenů druhům v terénu, což je nezbytná podmínka pro pochopení interakce druhů, je již dlouho záhadou. Přitom toto porozumění je klíčové; kořeny hledají živiny v půdě a reagují na jejich koncentrace, ale naše dosavadní znalosti o tom pocházejí takřka bez výjimky z umělých experimentálních podmínek. Skutečná role kořenových interakcí v terénu je v důsledku toho zcela neznámá. Tuto překážku jsme překonali pomocí kvantitativní real-time PCR; ta nám umožnila a identifikovat kořeny všech  druhů v lučním společensvtu a určit jejich množství. To nám poskytlo obraz kořenových interakcí v terénu. Ukázali jsme tak, že interakce mezi kořeny a jejich agregace se silně mění s dostupností živin a celkovou hustotou kořenů: kořeny jsou podstatně jemněji propletené v mělké půdě bohaté na živiny, ale chovají se mnohem individualističtěji v hlubších vrstvách chudých na živiny.

  • Herben T., Balšánková T., Hadincová V., Krahulec F. Pecháčková S., Skálová H., Krak K. (2020) Fine‐scale root community structure in the field: species aggregations change with root density.  Journal of Ecology 108: 1738-1749. DOI: 10.1111/1365-2745.13372

 

9/ Život v extrémních podmínkách, pohled na biologické schopnosti

Od hlubin oceánských příkopů a zeměpisných pólů až po vesmír lze nalézt organismy žijící v pozoruhodně extrémních podmínkách. Kniha poskytuje popis těchto systémů a jejich mimořádných obyvatel, extremofilů.

  • Di Prisco G., Edwards H. G. M., Elster J. & Huiskes A. H. L. (eds.) (2020). Life in Extreme Environments, Insights in Biological Capability. Cambridge University Press, Cambridge, UK.