Sn

1
Terestrické ekosystémy, autekologie bezobratlých
živocichu, na príkladu hmyzu (Insecta
s.lat.) (Jitka Vilímová, katedra zoologie, odd.
entomologie, vilim_at_natur.cuni.cz) Hmyz (Insecta)
dominantní skupina organismu - taxonomická
diverzita - ekologické funkce
Obecná charakteristika unitární semelparní (méne
casto iteroparní) dormance schopnost rozptylu
v case migrace schopnost rozptylu v prostoru
2
Prevážná vetšina známých druhu je hmyz, popsáno 1
mil., predpoklad 5-6 mil. (nejpocetnejší i v
rámci Arthropoda, Ecdysozoa) V ekosystémech
terestrických sladkovodních na morském
pobreží Mimo bentické zóny oceánu - jen rod
Halobates (ploštice, bruslarka)
3
Hmyz velká diversita široká variabilita
adaptací na ruzné podmínky prostredí Ovlivnuje
ostatní organismy, vcetne cloveka Ovlivnuje
výrazne parametry ekosystému Je schopen rychlé
odpovedi na zmeny prostredí proto je užitecným
(bio)indikátorem jeho zmen Versus clovek
kompetitor o zdroje v ekosystémech (škudce) Vekt
or lidských a zvírecích onemocnení
4
Arthropoda Pancrustacea Hexapoda (Insecta s.
l.) Entognatha (tri taxony) Ectognatha
Insecta s. str. Dva apterní taxony
Exopterygota více rádu, méne zástupcu
Endopterygota méne rádu výrazne více
zástupcu Casto biomasa hmyzích taxonu prevyšuje
biomasu obratlovcu (navíc predpoklad, že
obratlovci témer všichni již popsáni)
5
Hmyz hraje kritickou úlohu ve funkci
ekosystému Je zdrojem potravy (vcetne
cloveka) Vektorem onemocnení Zástupci hmyzu
mají, díky adaptacím, kapacitu ovlivnovat zmeny
toku energie a materiálu jako Detritofágové Herbi
vori Predátori Opylovaci Znalost ekologie hmyzu
umožnuje lidem management škudcu x ochranu
ohrožených druhu (radost z poznání prírody)
6
Ekologie hmyzu interakce mezi hmyzem a
prostredím Obousmerný vliv vcetne zpetné
vazby Studium hmyzu ovlivnilo vznik a rozvoj
rady oboru, napr. sociobiologie, populacní
ekologie, Malá velikost a rychlý životní
cyklus gt snadno manipulovatelné objekty gt
modely pro experimentální studie Hmyz zastává
radu duležitých ekologických funkcí Klícoví
opylovaci (vývoj adaptací u rostlin) Disperse
semen rostlin, spor hub, baktérií, viru
7
Další funkce Herbivori známi hlavne jako
škudci, vliv ale komplexní stimulace rustu a
ovlivnení kolobehu živin v rostlinách Saprofágové
detritofágové (nejpocetnejší guilda) proces
organického rozkladu (terestrické i vodní
ekosystémy) rozklad dreva hmyz inokulace
saprofytickými houbami Hmyz - jako korist,
hostitel parazitu a parazitoidu
- jako vektor onemocnení
(celosvetový vliv na lidstvo, napr.
malárie, dríve mor)
8
Ekosystémy definice podle dominantní vegetace
nebo typu vod, urcení ale i složením hmyzího
spolecenstva Procesy regulace ekosystému
informacní sít vc. zpetné vazby zásobení
zdroji Informace prímé napr. chemická
komunikace neprímé jarní
druhy herbivoru ovlivní letní Primární
mechanismus jak stabilizovat velikost populace
negativní zpetná vazba (positivní zpetná vazba
jen v prípade nekterých interakcí kooperace,
mutualismus, sice destabilizující, ale redukuje
možnost vyhynutí)
9
Hmyz vysoce citlivý na zmeny prostredí použitelný
jako bioindikátor (malá velikost, krátká doba
života, vysoká reprodukcní rychlost gt)
minimální zpoždení v populaci prizpusobení se
novým podmínkám Tyto zmeny snadno
zjistitelné Hmyz sám také silne ovlivnuje
pattern a procesy v ekosystému (napr.
stehovavá sarancata) Environmentální zmena
(dlouhodobá) Environmentální disturbance
(krátkodobá) Reakce hmyzu na zmenu prostredí
premnožení Recentne takto hlavne odpoved na
cinnost cloveka (napr. monokultury rostlin)
10
Vysvetlení ekologického úspechu hmyzu Malá
velikost využití biotopu vcetne potravních
zdroju v mikro merítku (x citlivost na
zmeny teploty) Pevný exoskelet kutikula
ochrana proti vyschnutí a predaci,
potopení, úpon svalu Metamorfóza umožnuje
rozdelení habitatu a zdroju snížení
intraspecifické kompetice Let první létající
živocichové v evoluci, vyhledání nových
zdroju a partneru, únik pred predátory Hmyz jako
taxon je prítomen ve všech biotopech Jednotlivé
druhy výskyt dle tolerance k podmínkám prostredí
samotného druhu nebo jeho potravy Adaptace na
abiotické podmínky - morfologické, fyziologické,
behaviorální
11
Terestrické biomy Definovány kombinací teploty
a množstvím srážek/vlhkostí Ve vetšine
abiotické podmínky sezónne variabilní Extrémní
stav pri disturbanci zmena podmínek, na
které byl hmyz zvyklý gt adaptace gt ekologická
sukcese Termoregulace poikilotermní až
heterotermní Vodní režim homeostatická
rovnováha, príjem tekuté potravy rada adaptací
(napr. medovice) Chemismus vzduchu, vody
12
Disperze dusledkem hledání optimálních podmínek
Duležité adaptivní chování, závisí na kapacite
letu (vzdušný plankton náhodný pohyb) Migrace
aktivní pohyb, premístení celých
populací využití prevládajících vzdušných proudu
(napr. motýl monarcha v severní Americe) Reakce
na antropogenní zmeny gt invazivní
druhy Potravní zdroje hmyzu Duležitá kvalita
potravy napr. rostliny mení se
behem ontogenese i sezóny Diapauza hmyzu
umožnuje synchronizaci s nejvýhodnejší nutricní
periodou živných rostlin (typicky mírné pásmo)
13
Ochrana rostlin (jako potravy) proti
hmyzu Mechanická trny, žlázy, silná
pokožka Rostliny chráneny mravenci domatia,
mimokvetní nektária (extrafloral nectaria),
potravní telíska (food bodies) Chemická
(sekundární metabolity) toxiny,
detergenty Casto analogy juvenilního hormonu
hmyzu Alarmující feromony Látky atraktivní pro
parasitoidy fytofága (Zmena ochrany rostlin z
mechanické na chemickou)
14
Ochrana hmyzu proti predátorum Morfologická
silný exoskelet, trny, drápky, md Chemická
syntéza vlastní x využití toxinu rostlin jedy
(Hymenoptera) Ochrana hmyzu proti parazitum a
patogenum Mechanická (voskové a podobné pokryvy
tela) Chemická (i látky antibiotického typu
Lepidoptera) Behaviorální (cištení celého
tela) Indukce tvorby hálek rostlinami samicí
pri ovipozici (komplexní ochrana)
15
Hmyz podle rozsahu zdroju potravy generalisté x
specialisté Strategie shánení potravy
rovnováha mezi hledání x méne výhodná potrava x
vystavení se predátorum Hledání
potravy Orientace chemická/cichová
zraková (obrys hostitele)
zvuková (potenciální partner,
casto u zdroje potravy) Vylepšení úcinnosti
hledání potravy ucením tanec vcel
16
Kompeticní chování vyplývá z potreby využití
limitovaného zdroje Defensivní chování proti
predátorum morfologické, chemické,
behaviorální (krypse, mimeze, mimikry,
atd.) Mutualistické chování Opylovac x
rostlina Mravenec x rostlina Životní
cykly r-strategie (napr. mšice, obsazení nových
zdroju) K-strategie (napr. hmyz s pécí o
potomstvo, stabilní podmínky) Hmyz vetšinou
r-stratégové
17
Interakce hmyzu (Klasifikace na základe vlivu na
zúcastnené aktéry positivní, neutrální,
negativní) 1. Kompetice o jeden zdroj potravy,
interspecifická (i intraspecifická) Interakce až
z 85 asymetrické jeden potlací
druhého Casteji u hmyzu se savým ústním
ústrojím než kousacím ú.ú. žijícím uvnitr tkání (
napr. larvy brouku ve dreve)
18
2. Predace (výhoda predátora potlacením
koristi) eventuálne vc. parazitace, herbivorie
predace na rostlinách, predace masožravých
rostlin na hmyzu Hmyz je duležitým
predátorem rostlin a semen
x Hmyz je duležitou koristí
dravých rostlin, obratlovcu, atd.
19
3. Symbiosa intimní asociace dvou nepríbuzných
druhu Parazitismus, vc. parasitoidu (výhoda
parazita odvozena z potlacení hostitele) Ektopara
zit Endoparazit Komenzálismus Symbiont získá
výhodu bez ovlivnení hostitele (vzácný typ
interakce) Foretický prenos (hlavne
roztoci) Komenzálové v hnízdech - mravencu
(myrmekofilové) - termitu (termitofilové)
20
Mutualismus positivní vztah pro oba zúcastnené
kooperace Opylování Vztah mravenci rostlina
distribuce semen, ochrana Nosatci na krovkách s
lišejníky, rasami, apod. kamufláž proti
predátorum distribuce pro lišejníky Vztah
mravenci mšice Bakterie v mycetomech
hmyzu (Spolecenstvo všechny organismy, vcetne
všech interakcí, tj. napr. i mikroskopictí
parazité, apod.)
21
Herbivorie konzumace všech cástí rostlin
živocichy Klícový proces v ekosystémech Redukce
denzity rostlin Transfer živin a vody hmyz
primárním herbivorem Vliv herbivorie na
ekosystém záleží na typu, zpusobu a intenzite
konzumace Vliv nejnápadnejší pri premnožení
hmyzu Vliv herbivorie na ekosystém je
komplexní Potlacení herbivorie by bylo
kontraproduktivní
22

• Herbivorní hmyz klasifikován do guild
• - Kousaci
• - Tvurci hálek
• - Hmyz sající tekutiny
• - Hmyz živící se semeny
• Frugivorové
• Vetšina herbivoru oznacována jako paraziti
  rostlin,
• nezaviní smrt rostliny, max. oslabení
• Dusledky herbivorie hmyzu
• Na listech zmenšují fotosyntetizující plochu
• (foliovorní druhy casto jen ony chápány jako
  herbivori)
• Sají tekutiny ovlivnují tok živin
• Na korenech zmenšují kapacitu získávání živin

23
Vliv herbivorie Herbivorie vyjádrena jako
denní/nocní konzumace biomasy Srovnání
herbivorie v ekosystémech Signifikantní vztah
mezi zkonzumované tkáne a rychlostí primární
produkce, až více než 50 produkce
využito herbivory Hmyz je primárním herbivorem v
lesních ekosystémech, 11-73 herbivoru pastvin
tvorí hmyz Temperátní opadavé lesy tropické
lesy obnova fotosyn- tetizujících tkání
kontinuální, rocní ztráty díky herbivorii hmyzu
3-20 casto ztratí nekolikanásobnou hodnotu své
biomasy za rok
24
Opadavý les sající hmyz spotrebuje 5-23
biomasy Hmyz na korenech trav snížení primární
produkce o 30-50 Vlivem herbivorie se mení
struktura vegetace ekosystému, Vliv na kolobeh
živin a energie Agroekosystémy vliv herbivorie
mylne oznacován jako disturbance Hmyzí
herbivori potravní zdroj s vysokou nutricní
hodnotou pro insektivory ptáci, savci
25
Prínos hmyzu do nutricního cyklu napr. organický
C z medovice (mšice a další Sternorrhyncha) (Hon
ey-dew forest biotop na NZ) Herbivorie indukuje
zmeny ve strukture vegetace gt vliv na teplotu
pudy, relativní vlhkost, erozi, vlhkost pudy,
výživnost pudy Premnožení vysoký podíl
herbivorie velké zmeny ohroženost vuci
disturbancím
26
Opylování vliv hmyzu na reprodukci (a distribuci
rostlin) Hmyz opylovacem hlavne v tropech (napr.
Malaysie 44 sociální vcely, 24 brouci, 19
solitérní vcely, 6 ptáci a letouni) Jedná se o
nejznámejší príklad mutualismu koevoluce hmyzu s
kvetoucími rostlinami nejnápadnejší radiace
hmyzu (pred cca 275 mil. let) Opylení vetrem
abiotické živocichy biotické
(zoogamie) V tropickém pásmu opylovacem hlavne
hmyz zastoupení abiotického opylení stoupá smerem
k pólum
27
Možná klasifikace hmyzích opylovacu (a príklady)
Generalisté (brouci, dvoukrídlí, trásnenky) x
Specialisté (mury na rostlinách kvetoucích v
noci) Hmyz primárne se živící pylem,
sekundárne jeho prenos (brouci) x Hmyz živící
se nektarem, prenos pylu více náhodný (brouci,
motýli, mury, dvoukrídlí) Rostliny produkují
vune podle toho, jaká atrahuje hmyz napr.
výkaly, houby, mrtvá zvírata Podle
vegetacního patra Opylování hmyzem bežnejší v
angiospermových ekosystémech
28
Predace a disperze semen Semena, plody vysoká
nutricní hodnota Disperze semen abioticky (vítr,
voda) bioticky
(živocichové, vc. hmyzu) Ve vetšine ekosystému
prenos semen živocichy využití jako
potrava pasivní prichycení externe Frugivorové
konzumují cerstvé ovoce, mohou semena znicit
(hlavne hmyz, savci naopak semena ve
výkalech) Predátori semen semena konzumují -
celé semeno (mravenci) - endosperm (nosatci,
ploštice)
29
- Vyvíjejí se v semenech (dvoukrídlí, chalcidky
Torymidae) - Hmyz zásobující se semeny, nekterá
zkonzumuje, další odnese do skladište
(mravenci, strevlíci) - Vektory semen (hlavne
obratlovci, prichycení na perí a chlupy), hmyz
príliš malý prenos spor mikroorganismu Myrmekoc
horie maximální prizpusobení rostlin
disperzi semen mravenci Sekundární disperze
napr. brouky z výkalu živocichu Predátori semen
mohou zlikvidovat až celou produkci Hmyz
predisperzní predátor semen živí se na
vyvinutých semenech koncentrovaných na
rodicovské rostline
30
Disperze semen zvyšuje úspešnost prežití jejich
i semenácku Postdisperzní predátori semen
napr. strevlíci na zemi Myrmekochorní rostliny
vytvárejí na semeni elaiosom (bohatý na
tuky) Myrmekochorie nejcasteji v Austrálii,
J. Africe Disperze semen hmyzem duležitá v
travinných a pouštních ekosystémech transport
semen do hnízd mravencu ochrana pred obratlovci
a ohnem
31
Dekompozice organického materiálu Clenovci/hmyz
jako detritovori velmi duležitý vliv, jejich
aktivitami dochází k prenosu a míšení substrátu a
organického materiálu Druhy primárne
fungifágní bakteriofágní koprofágní xylofágn
í (živí se mycelii drevokazných hub) kariofágní
(živí se zemrelými živocichy) Druhy hnízdící pod
zemí (cvrcci, vosy) míšení substrátu Sociální
hmyz aktivne shromažduje organický materiál v
hnízdech pod zemí Duležitá úloha termitu
32
Literatura Schowalter T.D. 2006 Insect Ecology.
An Ecosystem Approach. Academic Press,
Elsevier. Speight M.R., Hunter M.D. et Watt A.D.
1999 Ecology of Insects. Concepts and
Applications. Blackwell Science. Grimaldi D. et
Engel M.S. 2005 Evolution of the Insects.
Cambridge University Press.