6. Sekce biologicko-ekologických věd
- Hybridizace přispívá k formování diverzity rostlin (BÚ)
- Nové metody hodnocení toxicity a zdravotních rizik sinic (cyanobakterií) (BÚ)
- Schopnost šíření je limitující faktor pro četnost vzácných druhů ve fragmentované krajině (BÚ)
- Kyselý déšť mění cyklus fosforu a dusíku v jezerech (HBÚ)
- Příbuzenské vztahy a molekulární taxonomie tasemnic (PAÚ)
- Reprodukce tasemnic a fylogenetický význam ultrastrukturních znaků (PAÚ)
- Genom rozsivky Thalassiosira pseudonana (PAÚ)
- Hnízdní parazitismus a predace: faktory ovlivňující životní historie ptáků (ÚBO)
- Chromozomální proměnlivost a populace myši domácí v Evropě (ÚBO)
- Protilátky k virům přenosným komáry u středočeské populace z oblasti zasažené povodní v roce 2002 (ÚBO)
- Dlouhodobý účinek zvýšené koncentrace CO2 na prostorovou diferenciaci aktivity enzymu Rubisco v korunové vrstvě smrku (ÚEK)
- Dopad extrémů počasí na tok uhlíku ve smrkovém porostu (ÚEK)
- Změny v krajině a krajinná scenérie: sociální pohled (ÚEK)
- Vývoj nových metod pro uchovávání sbírkových kultur řas a sinic (ÚPB)
6.1 Hybridizace přispívá k formování diverzity rostlin
V průběhu posledních 50 let se značně měnily názory na význam mezidruhové hybridizace: od prací tento význam zcela marginalizujících po práce přisuzující hybridizaci zásadní roli. V současnosti se ukazuje, že význam hybridizace je větší, než se myslelo. Mezidruhová hybridizace byla v rámci střední Evropy studována na několika modelových systémech: v prvním analyzovaném komplexu byl popsán nový hybridogenní druh, který se vyskytuje v celé Evropě (kamyšník širokoplodý, Bolboschoenus laticarpus). Jeho rozšíření je ovlivněno širokou ekologickou amplitudou, která je kombinací vlastností předpokládaných rodičů. Podobným systémem jsou rdesty (rod Potamogeton), kde hybridizace probíhá v současnosti; přežívání a ekologický význam hybridů je též výsledkem jejich dlouhodobého klonálního růstu, často bez přítomnosti rodičovských druhů. Dalším analyzovaným komplexem jsou jestřábníky z podrodu chlupáček (Hieracium subgen. Pilosella). Komplexní přístup pomocí mnoha metod ukázal, jaké vztahy jsou uvnitř této skupiny v jednom izolovaném horském systému (v Krkonoších). Jak analýza DNA, tak hybridizační experimenty ukázaly, že i malá zbytková sexualita jinak asexuálně se rozmnožujících druhů má významnou úlohu při tvorbě nových typů, které se jednak šíří na úrovni naší krajiny, jednak obsazují nová území (např. Nový Zéland). Podobně jako hybridizace našich druhů na Novém Zélandu je častá i hybridizace k nám zavlečených druhů. Jedním z takových systémů jsou východoasijské křídlatky, jež ve střední Evropě vytvářejí křížence, kteří se zde šíří rychleji než oba rodičovské druhy. Ač je tento hybrid na většině lokalit sterilní, byla nalezena území, kde tomu tak není a kde probíhá intenzivní hybridizace, která vede ke tvorbě nových typů; u těch lze předpokládat vyšší invazní potenciál.
 |
 |
Bímová, K., Mandák, B. & Kašparová, I.: How does Reynoutria invasion fit the various theories of invasibility. - Journal of Vegetation Science 15: 495-504 (2004).
Kaplan, Z. & Fehrer, J.: Evidence for the hybrid origin of Potamogeton ×cooperi (Potamogetonaceae): traditional morphology-based taxonomy and molecular techniques in concert.- Folia Geobot. 39: 431-453 (2004).
Kaplan, Z. & Wolff, P.: A morphological, anatomical and isozyme study of Potamogeton schreberi: confirmation of its recent occurrence in Germany and first documented record in France. - Preslia 76: 141-161 (2004).
Krahulcová, A., Papoušková, S. & Krahulec, F.: Reproduction mode in the allopolyploid facultatively apomictic hawkweed Hieracium rubrum (Asteraceae, H. subgen. Pilosella). - Hereditas 141: 19-30 (2004).
Krahulec, F., Krahulcová, A., Fehrer, J., Bräutigam, S., Plačková, I. & Chrtek, J.: The sudetic group of Hieracium subgen. Pilosella from the Krkonoše Mts: a synthetic view. - Preslia 76: 223-243 (2004).
Mandák, B., Pyšek, P. & Bímová, K.: History of the invasion and distribution of Reynoutria taxa in the Czech Republic: a hybrid spreading faster than its parents. - Preslia 76: 15-64 (2004).
Marhold, K., Hroudová, Z., Ducháček, M. & Zákravský, P.: The Bolboschoenus maritimus group (Cyperaceae) in Central Europe, including B. laticarpus, spec. nova. - Phyton (Horn) 44: 1-21 (2004).
Morgan-Richards, M., Trewick, S.A., Chapman, H.M. & Krahulcová, A.: Interspecific hybridization among Hieracium species in New Zealand: evidence from flow cytometry. - Heredity 93: 34-42 (2004).
6.2 Nové metody hodnocení toxicity a zdravotních rizik sinic (cyanobakterií)
Eutrofizace je globální problém s řadou navazujících efektů - zejména vytváření masových rozvojů sinic (cyanobakterií) ve sladkovodních nádržích. V Botanickém ústavu se již 10 let intenzivně studují nejen ekologické dopady tohoto fenoménu (změny přirozených společenstev fytoplanktonu a potravních pyramid), ale také produkce toxických metabolitů (cyanotoxinů) a jejich negativní zdravotní důsledky pro živé organismy i člověka. V našich laboratořích byly nově zavedeny unikátní metody studia cyanobakterií a jejich ekologie, analýz toxických produktů a biologické testy pro hodnocení jejich škodlivých účinků k posouzení reálných zdravotních rizik. Pro komplexní pochopení problému masových rozvojů sinic jsou konkrétně využívány: (i) nejnovější metody studia cyanobakterií v přirozeném prostředí (in situ) s využitím kvantifikace pigmentů novým robustním fluorescenčním on-line systémem; (ii) pokročilé mikroskopické optické a fluorescenční techniky spojené s digitální analýzou obrazu pro studium izolovaných kolonií a buněk fytoplanktonu, event. dalších producentů; (iii) nové instrumentální a imunoanalytické metody analýzy významných cyanotoxinů ve všech hlavních matricích: biomasa sinic, voda, sedimenty, tkáně intoxikovaných organismů; (iv) unikátní série toxikologických biotestů, umožňujících komplexní hodnocení ekologických a zdravotních dopadů cyanotoxinů a jejich včasnou identifikaci (využití biochemických markerů). S využitím nových metod je realizován prioritní výzkum produkce a toxicity cyanotoxinů, které slouží k racionálnímu hodnocení zdravotních rizik a rozvoji programů eliminace problému masových rozvojů sinic.
Obr. 1. Chronické embryotoxické účinky vodních květů sinic v testu FETAX s drápatkou vodní (Xenopus laevis): nahoře: kontrolní jedinec, dole: morfologicky malformované embryo po čtyřdenním působení cyanotoxinů.
Gregor, J. & Maršálek, B.:Freshwater phytoplankton quantification by chlorophyll a: a comparative study of in vitro, in vivo and in situ methods. - Water Research 38: 517-522 (2004). Gavel, A. & Maršálek, B.: A novel approach for phytotoxicity assessment by CCD fluorescence imaging. - Environ. Toxicol. 19: 429-432 (2004). Maršálek, B. & Bláha, L.: Comparison of 17 biotests for detection of cyanobacterial toxicity. - Environ. Toxicol. 19: 310-317 (2004). Bláha, L., Sabater, S., Babica, P., Vilalta, E. & Maršálek, B.: Geosmin occurrence in riverine cyanobacterial mats: is it causing a significant health hazard? - Water Sci. Technol. 49: 307-312 (2004).
6.3 Schopnost šíření je limitující faktor pro četnost vzácných druhů ve fragmentované krajině
Klasická ekologická teorie je postavena na předpokladu, že rozšíření druhů je důsledkem rovnovážných lokálních procesů (např. interakcí mezi druhy). Role nerovnovážných procesů působících na velkých měřítkách (šíření v prostoru) začalo být doceňováno až v poslední době; proto bude třeba přehodnotit některé dosavadní představy. Role šíření v prostoru je obzvlášť důležitá, pokud organismus je omezen na stanoviště, která jsou fragmentovaná, což je často případ krajin ovlivněných lidskou aktivitou (zemědělstvím). Většina studií o roli šíření byla dosud prováděna na pohyblivých živočiších, zatímco o roli procesů na velkých měřítkách u rostlin je známo velmi málo.
Jeden z důvodů absence údajů o významu faktorů na úrovni krajiny pro rostliny je to, že u rostlin je obtížné rozlišit stanoviště, která jsou daným druhem neosídlená, ale přesto vhodná pro osídlení. Proto jsme vyvinuli k identifikaci takových stanovišť nepřímou techniku; testy kultivačními pokusy ukázaly, že je dobře použitelná jako rychlý a spolehlivý nástroj pro rozlišení osídlitelných stanovišť na úrovni krajiny (Obr. 1). Použili jsme ji v modelovém systému sedmi ochranářsky cenných druhů na suchých trávnících Českého Středohoří. Tam se ukázalo, že tyto druhy skutečně osidlují jen malou část vhodných stanovišť (23-48 %). Přitom v pokusech jsme nezaznamenali odlišný růst na stanovištích, jež byla původně druhem osídlena, a těmi, jež nebyla (Obr. 2). To znamená, že rozdíl ve výskytu není důsledkem rozdílu v podmínkách prostředí a musí být důsledkem odlišné schopnosti šíření, tj. procesů na větší úrovni. To má bezprostřední důsledek pro ochranu přírody, neboť pro udržení životaschopné populace je třeba zachovat celý soubor potenciálně vhodných stanovišť, nikoli jen ta, na nichž se druh momentálně vyskytuje.
Münzbergová, Z. & Herben, T.: Identification of suitable unoccupied habitats in metapopulation studies using co-occurrence of species. - Oikos 105: 408-414 (2004).
Münzbergová, Z.: Effect of spatial scale on factors limiting species distributions in dry grassland fragments. - J. Ecol. 92: 854-867 (2004). [zpracováno s podporou grantu GA ČR 206/02/0590].
6.4 Kyselý déšť mění cyklus fosforu a dusíku v jezerech
J. Kopáček, J. Hejzlar, P. Porcal a J. Vrba
V silně acidifikovaném Plešném jezeře na Šumavě byly popsány odchylky od typických cyklů hlavních živin (P a N), které lze zobecnit i na další acidifikované vody. Fosforečnany uvolněné rozkladem sedimentujících řas jsou v kyselých vodách s vysokými koncentracemi hliníku převedeny zpět z roztoku do tuhé fáze navázáním na koloidní hydroxidy hliníku a odstraněny z vodního sloupce sedimentací. Tento proces snižuje o přibližně 20 % množství biologicky dostupného P v Plešném jezeře a přispívá k neobvykle vysoké limitaci jeho fytoplanktonu fosforem. V silně kyselých vodách (pH <5) ustává nitrifikace. Tento jev způsobil výjimečný stav, kdy se Plešné jezero změnilo na zdroj amonných iontů (NH4+) pro odtok. V hladinové produkční vrstvě jezera je veškerý NH4+ z povodí a atmosférické depozice spotřebován asimilací fytoplanktonem. Po jeho vyčerpání je asimilován i dusičnanový dusík a obě formy jsou převedeny na organický dusík. Ten je po odumření fytoplanktonu uvolněn rozkladnými procesy zpět do roztoku jako NH4+. Protože rozklad probíhá zejména pod produkční vrstvou, nemůže být uvolněný NH4+ znovu spotřebován řasami. Po zamíchání vodního sloupce je nahromaděný NH4+ z jezera vyplavován. Acidifikovaná produktivní jezera s rozkladnou produkcí NH4+ vyšší než jeho asimilace se tak stávají zdrojem NH4+.
1. Kopáček, J., K.-U. Ulrich, J. Hejzlar, J. Borovec, and E. Stuchlík., 2001. Natural inactivation of phosphorus by aluminum in atmospherically acidified water bodies. Wat. Res., 35: 3783-3790.
2. Kopáček, J., M. Brzáková, J. Hejzlar, J. Nedoma, P. Porcal, and J. Vrba. 2004. Nutrient cycling in a strongly acidified mesotrophic lake. Limnol. Oceanogr. 49: 1202-1213.
3. Kopáček, J., M. Brzáková, J. Hejzlar, J. Kaňa, P. Porcal, and J. Vrba. 2003. Mass balance of nutrients and major solutes in the Plešné watershed-lake ecosystem in the 2001 hydrological year. Silva Gabreta 9: 33-52.
6.5 Příbuzenské vztahy a molekulární taxonomie tasemnic
Václav Hypša, Andrea Škeříková, Tomáš Scholz
Pro lepší pochopení příbuzenských vztahů a vývoje tasemnic hospodářsky významných druhů sladkovodních ryb byly získány nové molekulární údaje. Kombinovaná analýza několika typů molekulárních dat (sekvencí DNA) a rekonstrukce sekundární struktury vybraných úseků DNA tasemnic řádu Proteocephalidea umožnily posoudit příbuzenské vztahy v bohaté a taxonomicky problematické fauně Jižní Ameriky. Výsledky ukazují, že současná distribuce těchto parazitů mezi jednotlivými hostiteli je výsledkem častých mezihostitelských přeskoků a může být do značné míry podmíněna bionomickými vlastnostmi hostitelů nezávislými na jejich příbuzenských vztazích. V průběhu vývoje těchto tasemnic patrně došlo k rozšíření neotropických (jihoamerických) druhů do Severní Ameriky. Získání souboru molekulárních dat o tasemnicích rodu Bothriocephalus, zahrnující patogeny sladkovodních a mořských ryb a několika blízce příbuzných rodů řádu Pseudophyllidea umožnilo posoudit jejich příbuzenské vztahy. Z výsledků vyplývá, že rod Bothriocephalus tvoří parafyletickou, tedy taxonomicky nepřirozenou skupinu, a že budou zřejmě nutné rozsáhlé změny v klasifikaci tasemnic, včetně postavení škulovce širokého (Diphyllobothrium latum), nejvýznamnějšího druhu cizopasícího v dospělosti u člověka.
Hypša V., Škeříková A., Scholz T. Phylogeny, evolution and host-parasite relationships of the order Proteocephalidea (Eucestoda) as revealed by combined analysis and secondary structure characters. -Parasitology (2005) (in press).
Logan F.J., Horák A., Aydogdu A., Scholz T. Phylogeny of diphyllobothriid tapeworms (Cestoda: Pseudo-phyllidea) based on sequences of the ITS-2 region of the rDNA. - Parasitology Research 94: 10-15 (2004).
Scholz T., Marcogliese D.J., Bourque J.-F., Škeříková A., Dodson J.J.: Occurrence of Proteocephalus tetrastomus (Rudolphi, 1810) (Cestoda: Proteocephalidea) in larval rainbow smelt (Osmerus mordax) in North America: identification of an unusual pathogen confirmed. - Journal of Parasitology 90: 425-427 (2004).
Scholz T., Škeříková A., Shimazu T., Grygier M.J. A taxonomic study of species of Bothriocephalus (Cestoda: Pseudophyllidea) from eels in Japan: morphological and molecular evidence of the occurrence of B. claviceps (Goeze, 1782) and confirmation of the validity of B. japonicus Yamaguti, 1934. - Systematic Parasitology 57: 87-96 (2004).
Škeříková A., Hypša V., Scholz T. A paraphyly of the genus Bothriocephalus Blanchard, 1852 (Cestoda: Pseudophyllidea) inferred from ITS2 and partial 18S rDNA sequences. - Journal of Parasitology 90: 612-617 (2004).
6.6 Reprodukce tasemnic a fylogenetický význam ultrastrukturních znaků
Magdaléna Bruňanská
Studium vybraných skupin tasemnic (Cestoda), veterinárně významných cizopasníků ryb v akvakulturách i volných vodách, přineslo nové poznatky o tvorbě spermií a žloutkových buněk, které vyživují vajíčka, a jejich ultrastruktuře. Jako modelové organismy byly vybrány druhy rodu Proteocephalus cizopasící u kaprovitých a lososovitých ryb a dvě tasemnice z elektrického sumce z řeky Nil v Africe, Electrotaenia malapteruri a Corallobothrium solidum, které jsou považovány za primitivní zástupce řádu Proteocephalidea. Pomocí transmisního elektronového mikroskopu byly na spermiích zjištěny významné znaky, které podporují domněnku o příbuznosti těchto tasemnic se zástupci skupiny Tetraphyllidea, cizopasícími výhradně u paryb (žraloků a rejnoků), ale také s některými tasemnicemi řádu Cyclophyllidea, důležitými cizopasníky člověka a hospodářských zvířat. Získané údaje mají význam pro posouzení vývoje tasemnic a příbuzenských vztahů jednotlivých skupin a pro pochopení vzniku jejich jedinečné morfologie (vznik článkované strobily a přichycovacích orgánů) a složitých vývojových cyklů.
Bruňanská M., Nebesářová J., Scholz T. Ultrastructure of the spermatozoon of the proteocephalidean cestode Proteocephalus torulosus (Batsch, 1786). - Parasitology Research 89: 345-351 (2003).
Bruňanská M., Nebesářová J., Scholz T. Spermiogenesis in the proteocephalidean cestode Proteocephalus torulosus (Batsch, 1786). - Parasitology Research 90: 318-324 (2003).
Bruňanská M., Scholz T., Nebesářová J. Reinvestigation of the spermatozoon ultrastructure of the cestode Proteocephalus longicollis (Zeder, 1800), a parasite of salmonid fish. - Parasitology Research 91: 357-362 (2003).
Bruňanská M., Scholz T., Nebesářová J. Reinvestigation of spermiogenesis in the proteocephalidean cestode Proteocephalus longicollis (Zeder, 1800). - Journal of Parasitology 90: 23-29 (2004).
Bruňanská M., Scholz T., Ibraheem M.H. Ultrastructural particularities of the spermatozoon of the cestode Electrotaenia malopteruri (Fritsch, 1886) (Proteocephalidae: Gangesiinae), a parasite of Malapterurus electricus (Siluriformes: Malapteruridae) from the Nile, Egypt. - Parasitology Research 93: 114-120 (2004).
Bruňanská M., Scholz T., Ibraheem M.H. Ultrastructural characteristics of the spermatozoon of the cestode Corallobothrium solidum Fritsch, 1886 (Proteocephalidae: Corallobothriinae), a parasite of Malapterurus electricus (Siluriformes: Malapteruridae) from the Nile, Egypt. - Parasitology Research 94: 421-426 (2004).
Świderski Z., Bruňanská M., Poddubnaya L.G., Mackiewicz J.S. Cytochemical and ultrastructural study on vitellogenesis in caryophyllidean cestode Khawia armeniaca (Cholodkovski, 1915). - Acta Parasitologica 49: 16-24 (2004).
6.7 Genom rozsivky Thalassiosira pseudonana
Miroslav Oborník
Rozsivky jsou jednobuněčné fotoautotrofní eukaryotické organismy obsahující sekundární plastid, který vznikl pohlcením červené řasy v procesu sekundární endosymbiózy. Rozsivky se významně podílejí na biologické fixaci uhlíku - jejich fotosyntetická produkce je srovnatelná s produkcí všech suchozemských pralesů dohromady. Studium genomu centrické rozsivky Thalassiosira pseudonana ukázalo, že tyto organismy obsahují metabolické dráhy typické jak pro živočichy (cyklus kyseliny močové, beta oxidace mastných kyselin v mitochondriích), tak pro rostliny (fotosyntéza, plastidové metabolické dráhy jako syntéza hemu, syntéza aromatických aminokyselin a jejich derivátů, nemevalonátová dráha pro syntézu isoprenoidů, apod.). Tato kombinace je zdrojem výjimečné ekologické pružnosti, a tím i jejich evoluční úspěšnosti. Díky rostlinným metabolickým drahám jsou fotoautotrofní; "živočišné" dráhy jim pak dávají takové výhodné vlastnosti, které rostliny nemají. Jednou z nich je schopnost využívat tukové zásoby a přežívat tak bez problému i delší období bez přístupu světla. Právě tento chimérický charakter metabolismu rozsivek je možným zdrojem jejich vysoké evoluční úspěšnosti. Studium genomu rozsivky rovněž vneslo světlo do evoluce sekundárních plastidů. Zároveň byla objevena řada nových genů kódujících enzymy potřebné pro biologickou fixaci křemíku. Ta umožňuje stavět zcela unikátní ornamentální křemičité schránky, kterými jsou rozsivky typické.
Armbrust E.V., Berges J.A., Bowler C., Green B.R., Martinez D., Putnam N.H., Zhou S., Allen A.E., Apt K.E., Bechner M., Brzezinski M.A., Chaal B.K., Chiovitti A., Davis A.K., Demarest M.S., Detter J.C., Glavina T., Goodstein D., Hadi M.Z., Hellsten U., Hildebrand M., Jenkins B.D., Jurka J., Kapitonov V.V., Kröger N., Lau W.W.Y., Lane T.W., Larimer F.W., Lippmeier J.C., Lucas S., Medina M., Montsant A., Obornik M., Parker M.S., Palenik B., Pazour G.J., Richardson P.M., Rynearson T.A., Saito M.A., Schwartz D.C., Thamatrakoln K., Valentin K., Vardi A., Wilkerson F.P., Rokhsar D.S. The genome of the diatom Thalassiosira pseudonana: ecology, evolution, and metabolism. - Science 306: 79-86 (2004).
6.8 Hnízdní parazitismus a predace: faktory ovlivňující životní historie ptáků
Hnízdní parazitismus i predace jsou selekčními silami ovlivňujícími reprodukční strategie ptačích druhů. Telemetrické sledování samic kukaček obecných odhalilo skutečnost, že samice selektivně vybírají určité habitaty, kde parazitují hnízda hostitelů. Pomocí markerů mikrosatelitní DNA jsme zjistili rodičovské vztahy v populaci kukaček a prokázali jsme, že konkrétní samice se specializovala na jeden hostitelský druh. Zhodnotili jsme, zda přítomnost vetřelce ovlivňuje chování hostitelského druhu na jeho hnízdě v populacích o známém parazitačním tlaku. Zkoumali jsme faktory ovlivňující rozpoznání a následné odstranění parazitického vejce hostiteli v evropském a v africkém parazitačním systému. Predace byla hlavní příčinou hnízdních ztrát hýla rudého, matematický model odhalil klíčové proměnné ve variabilitě přežívání hnízd u tohoto druhu. Prozkoumali jsme některé aspekty maskování hnízda u kachen divokých. Výsledky studií poskytly původní údaje z oblasti behaviorální ekologie a ornitologie a jsou důležité pro pochopení koevolučních procesů a jejich následků zejména v evoluci vysoce specializovaných adaptivních mechanismů v interakcích hostitel - parazit a predátor - kořist.
1 Albrecht T.: Edge effect in wetland-arable land boundary determines nesting success of scarlet rosefinches (Carpodacus erythrinus) in the Czech Republic. Auk 121: 361-371 (2004).
2 Albrecht, T., Klvana, P. Nest crypsis, reproductive value of a clutch and escape decisions in incubating female mallards Anas platyrhynchos. Ethology 110: 603-613 (2004).
3 Honza M., Grim T., Čapek M., Jr., Moksnes A., Roskaft E.: Nest defence, enemy recognition and nest inspection behaviour of experimentally parasitized Reed Warblers Acrocephalus scirpaceus. Bird Study 51: 256-263 (2004).
4 Honza M., Prochazka P., Stokke BG., Moksnes A., Roskaft E., Čapek M., Jr., Mrlík V.: Are blackcaps current winners in the evolutionary struggle against the common cuckoo? J. Ethol. 22: 175-180 (2004).
5 Honza, M., Kuiper, S., Cherry, M.: Behaviour of African turdid hosts towards experimental parasitism with artificial red-chested cuckoo Cuculus solitarius eggs". J. Avian Biol. (v tisku).
6 Kleven O., Moksnes A., Roskaft E., Rudolfsen G., Stokke R. G., Honza M.: Breeding success of common cuckoos Cuculus canorus parasitising four sympatric species of Acrocephalus warblers. J. Avian Biol. 35 (5): 394-398 (2004).
7 Procházka, P. Honza, M. Egg discrimination in the Yellowhammer (Emberiza citrinella). Condor 106: 405-410 (2004).
8 Skjelseth S., Moksnes A., Roskaft E., Gibbs H. L., Taborsky M., Taborsky B., Honza M., Kleven O.: Parentage and host preference in the common cuckoo Cuculus canorus. J. Avian Biol. 35: 21-24 (2004).
9 Vogl W., Taborsky B., Taborsky M., Honza, M.: Habitat and space use of European cuckoo females during the egg laying period. Behaviour 141: 881-898 (2004).
6.9 Chromozomální proměnlivost a populace myši domácí v Evropě
Standardní karyotyp myší domácích, Mus musculus domesticus, sestává výhradně z akrocentrických chromozomů. V areálu rozšíření tohoto poddruhu však bylo zjištěno 97 "populací", které jsou charakterizovány odlišnými kombinacemi metacentrických chromozomů vzniklých Robertsonovými (Rb) fůzemi a recipročními translokacemi celých ramen (WARTs). Počítačovými simulacemi jsme prokázali, že nové rekombinantní Rb populace mohou také vznikat v hybridních zónách mezi odlišnými Rb populacemi (1). V dalším článku (2) revidujeme více jak 30-letou práci věnovanou chromozomální proměnlivosti domácích myší v sousedících údolích Poschiavo a Valtellina na Švýcarsko-Italském pohraničí. Konečně v posledním článku prezentujeme seznam všech známých metacentrických populací a hodnotíme jejich fylogenetické vztahy (3). Rozlišili jsme 11 nezávislých fytogeografických systémů, každý s 2-25 metacentrickými populacemi s výskytem ve Skotsku, Dánsku, severní Evropě-severním Švýcarsku, jižním Švýcarsku, severní Itálii, Chorvatsku, Španělsku, střední a jižní Itálii, poloostrově Peloponés, kontinentálním Řecku a Madeiře. Seznam metacentrických populací je také publikovaný na Internetu na adrese http://www.studenec.ivb.cz/Projects/RobertsonianMice/.
1 Piálek J., Hauffe H. C., Rodríguez-Clark K. M., Searle J. B.: Raciation and speciation in house mice from the Alps: the role of chromosomes. Molecular Ecology 10: 613-625 (2001).
2 Hauffe H. C., Panithanarak T., Dallas J.F., Piálek J., Gündüz I., Searle J.B.: The tobacco mouse and its relatives: a "tail" of coat colors, chromosomes, hybridization and speciation. Cytogenet. Genome Res. 105: 395-405 (2004).
3 Piálek J., Hauffe H.C., Searle J.B.: Chromosomal variation in the house mouse: a review. Biol. J. Linn. Soc. (in press).
6.10 Protilátky k virům přenosným komáry u středočeské populace z oblasti zasažené povodní v roce 2002
Ve středočeském zátopovém území jsme pomocí hemaglutinačně-inhibičního testu (HIT) a plak-redukčního neutralizačního testu (PRNT) vyšetřili 497 obyvatel na protilátky proti virům Ťahyňa (TAHV), West Nile (WNV), Sindbis (SINV) a Batai (BATV). Krevní vzorky jsme odebrali v době kalamitního výskytu komárů. Séra 16,5% vyšetřených osob obsahovala protilátky neutralizující TAHV (v HIT reagovalo 14,9% osob). Protilátky k SINV a BATV jsme prokázali v HIT u 1,4% osob; v PRNT u jedné osoby (0,2%). Rozbor séroprevalence k TAHV ukázal její nezávislost na pohlaví, stoupající míru s věkem a s intenzitou postižení místa bydliště komáří kalamitou. Párové vzorky jsme odebrali u 150 osob s odstupem 6 měsíců: k recentní infekci virem Ťahyňa došlo u jedné obyvatelky Obříství, méně přesvědčivé výsledky byly u dalších tří obyvatel Chlumína a Obříství. Výzkum indikoval existenci přírodního ohniska valtické horečky (infekce TAHV) podél toku Labe a Vltavy. Zvýšení populační hustoty komárů po záplavách může vytvořit podmínky pro častější výskyt virových nákaz jimi přenosných. Optimální systémovou strategií pro kontrolu těchto nákaz je epidemiologický dozor na jehož základě je možno navrhovat a uskutečňovat preventivní protiepidemická opatření.
Hubálek, Z., Zeman, P., Halouzka, J., Juřicová, Z., Šťovíčková, E., Bálková, H., Šikutová, S., Rudolf, I.: Protilátky k virům přenosným komáry u středočeské populace z oblasti zasažené povodní v roce 2002. - Epidemiol. Mikrobiol. Imunol. 53: 112-12 (2004).
Hubálek, Z., Zeman, P., Halouzka, J., Juřicová, Z., Šikutová, S., Rudolf, I.: Sérologický přehled středočeské populace na viry přenosné komáry po povodni v roce 2002. - In: Dlouhodobé změny klimatu (Souhrnné výsledky grantových projektů v mimořádné soutěži GAČR), str. 125-130. GAČR, Praha (2004).
Hubálek, Z., Zeman, P., Halouzka, J., Juřicová, Z., Šťovíčková, E., Bálková, H., Šikutová, S., Rudolf, I.: Mosquitoborne Viruses, Czech Republic, 2002. - Emerging infectious Diseases 1 (2005).
6.11 Dlouhodobý účinek zvýšené koncentrace CO2 na protorovou diferenciaci aktivity enzymu Rubisco v korunové vrstvě smrku
Enzym Rubisco (ribulóza-1,5-bisfosfát karboxyláza/ oxygenáza) je nejrozšířenějším enzymem na světě a hraje klíčovou roli při asimilaci CO2 v procesu fotosyntézy. Jeho celková aktivita in vitro byla stanovena spektrofotometrickou metodou, tj. změnou absorpce světelného paprsku (340 nm), která odpovídá rychlosti oxidace NADH v systému vzájemně vázaných enzymových reakcí. Aktivity Rubisco v jednoletých jehlicích smrku, kultivovány v atmosféře s přirozenou (AC) a dvojnásobnou (EC) koncentrací CO2, se pohybovaly v rozmezí 1.01 až 2.76, respektive 1.23 až 3.10 µmol(CO2) m-2 s-1. Maximální aktivita enzymu Rubisco byla pozorována v jehlicích odebraných z horních pater korunové vrstvy, a to až o 56% vyšší v porovnání s jehlicemi ze spodních pater. Zvýšená koncentrace CO2 vedla ke stimulaci aktivity tohoto enzymu. Avšak, v průběhu vegetační sezóny byl zaznamenán průkazný pokles jeho aktivity, a to zejména u jehlic z horních pater korun pěstovaných v EC podmínkách: 3.10 (červenec) na 1.60 (říjen) µmol(CO2) m-2 s-1. To je způsobováno zpětnovazebnou regulací, kterou vyvolává zvýšené množství asimilátů v těchto jehlicích. Naopak aktivita Rubisco v jehlicích spodních pater korunové vrstvy byla zvýšenou koncentrací CO2 stimulována dlouhodobě.
M. Hrstka, O.Urban, and M.V. Marek: Long-term effect of elevated CO2 on spatial differentiation of Rubisco activity in Norway spruce canopy. Photosynthetica (in press)
6.12 Dopad extrémů počasí na tok uhlíku ve smrkovém porostu.
Autoři využili metody vířivé kovariance ke studiu toků oxidu uhličitého a vodní páry mezi lesním ekosystémem a přilehlou vrstvou atmosféry. Z těchto toků vypočetli čistou výměnou CO2 ekosystémem (NEE) a tu korelovali s intenzitou dopadajícího slunečního záření. Bylo prokázáno, že v průběhu zatažených dnů, kdy převládá difúzní záření, je hodnota NEE při stejné intenzitě slunečního záření průkazně vyšší v porovnání s dnem jasným. Například při intenzitě 400 ?mol m-2 s-1 to bylo až o 150%. Příčiny tohoto rozdílu spočívají zejména (1) v příznivých mikroklimatických podmínkách, které zaručují nižší celkovou respiraci ekosystému a usnadňují asimilační procesy, (2) ve stimulaci fotochemických reakcí vyvolaných změnami ve složení slunečního spektra a (3) zapojení větší listové plochy do asimilace CO2. V průběhu "extrémních dnů", charakterizovaných silným vodním deficitem, může dokonce dojít k převládnutí disimilačních procesů. To následně vede k celkovým ztrátám uhlíku z ekosystému.
Janouš, D., Urban, O., Pavelka, M., Acosta, M., Havránková, K., Pokorný, R., Zvěřinová, Z., Klimánková, Z.: Dopad extrémů počasí na tok uhlíku ve smrkovém porostu. In: Extrémy počasí a podnebí: Rožnovský, J., Litschmann, T. (eds.), Brno 2004. ISBN 80-86690-12-1
6.13 Změny v krajině a krajinná scenérie: sociální pohled
Studie je zaměřena na změny v rurální krajině. V teoretické části ukazuje, že změny v evropské rurální krajině se týkají jak viditelného povrchu ve smyslu struktur krajiny, jejích vzorů a krajinné mosaiky, tak skrytého systému lidských hodnot a postojů. Pro úspěšný krajinný management, dotýkající se krajinných změn, je však třeba najít společně sdílené postoje a hodnoty. Autoři se pro tento společný průnik rozhodli použít narativní přístup ke krajinným změnám. V území jižních Čech byly sebrány narativní metodou příběhy tří skupin, které mají své zájmy v rurální krajině: soukromých rolníků - tradiční rurální skupina, lidí žijících na venkově, ale pracujících ve městě - urbánní skupina a lidí pracujících v krajině, ale mimo zemědělství - expertní skupina. Ukazuje se, že spojovacím článkem pro budoucí ochranu rurální krajiny by se mohla stát právě její tradiční scenérie: prochází napříč všemi skupinami jako jediná společně sdílená hodnota. Naopak, lze očekávat pravděpodobně velké změny v nahlížení na tradiční produkčně zemědělskou funkci krajiny jako na funkci hlavní.
Lapka, M., Cudlínová, E., (2003/4): Landscape Changes and Landscape Scenery: Social Approach. Ekológia (Bratislava), Vol. 22, No.4.
6.14 Vývoj nových metod pro uchovávání sbírkových kultur řas a sinic
Alena Lukešová, Pavel Hrouzek, Jan Kaštovský, Martin Lukeš, David Kaftan
Výzkum byl zaměřen na vývoj a standardizaci moderních zamrazovacích metod pro dlouhodobé uchovávání vědecky a biotechnologicky významných kmenů řas a sinic při zachování jejich genetické stability. V rámci projektu podpořeného EU jsme otestovali přes 300 kmenů půdních řas a sinic ze všech hlavních taxonomických a morfologických skupin typů a různých geografických oblastí. U problematických a "cryopreservation recalcitrantních" druhů jsme nejmodernějšími technikami (kryomikroskopie, diferenciální skanovací kalorimetrie, FluorCam, TEM, GC) studovali mechanismy jejich poškození při zamrazování. Objasnění těchto mechanismů pak vedlo k vyvinutí nových kryoprezervačních metod, postupů a protokolů, které umožnily úspěšnou kryoprezervaci druhů, nepřežívajících žádné dosud známé kryoprezervační postupy. Pro uchování některých problematických kmenů se ukázala slibnou alternativní kryoprezervační metoda využívající různě osmoticky a vzdušně vysoušené alginátové kuličky se suspenzí řas. Zajímavých a snadno prakticky aplikovatelných výsledků bylo dosaženo při studiu vlivu chladové aklimace řas na přežívání nízkých (do -40°C) a ultranízkých teplot (do -196°C), který se ukázal druhově a kmenově specifický. Na širokém spektru druhů jsme otestovali řadu metod na zjišťování životaschopnosti a "recovery" po kryoprezervaci. Vyvinuli jsme dvě nové nedestruktivní metody, založené na digitálním zobrazování nárostu řas (NAJA Image Analysis) či na měření fotosyntetické aktivity řas a reverzibility poškození fotosyntetického aparátu s využitím kinetické fluorescenční kamery. Druhá z metod byla vybrána pro validační experimenty prováděné v několika evropských sbírkách. Výsledky byly představeny v 22 příspěvcích na 9 mezinárodních vědeckých konferencích.
Day, J.G., Benson, E.E., Harding, K., Knowles, B., Idowu, M., Bremner, D., Watt, S., Santos, L., Santos, F., Friedl, T., Lorenz, M., Lukesova, A., Elster, J., Lukavsky, J., Herdman, M., Rippka, R., Hedoin, H., Hall, T.: The use of cryopreservation to develop a European scientific and biotechnological resource: the COBRA project. - In: Lima, N. and Smith, D. (Eds.), Biological Resource Centres and Use of Microbes. MUM, Minho, Portugal, pp. 307-320 (2003). Lukešová, A., Hrouzek, P., Kaštovský, J., Hauer, T., Lukeš, M.: Cryopreservation of soil algae and cyanobacteria at the Institute of Soil Biology AS CR. - Phytopedon 3: 79-81 (2004). Lukešová, A., Worland, M.R., Kaftan, D., Lukeš, M.: Use of instrumental methods in the investigation of low temperature tolerance of soil algae and cyanobacteria. - Phytopedon 3: 82-85 ( 2004). Day, J.G., Benson, E.E., Harding, K., Knowles, B., Idowu, B., Bremner, D., Santos, L., Santos, F., Friedl, T., Lorenz, M., Lukešová, A., Elster, J., Lukavský, J., Herdman, M., Rippka, R., T. Hall.: The development of a pan-European scientific and biotechnological resource: the COBRA project. - Cryo-Letters (in press).
