Životní cyklus rostlin

Prezentace na téma: "Životní cyklus rostlin"— Transkript prezentace:

1 Životní cyklus rostlin

2 Fáze životního cyklu rostlin
Životní cyklus rostliny – sled vývojových fází růstu: semeno/diaspora  (klíčení)  semenáček  vegetativní fáze  generativní fáze  senescence  semeno

3

4 Produkce semen Korelace mezi počtem a velikostí semen

5 Produkce semen Hodně malých vs. málo velkých Výhody a nevýhody

6 Velikost semen souvislost s r (ruderální) – K (kompetiční) strategie

7

8 Semenná banka přechodná I – klíčící na podzim
přechodná II – klíčící na jaře III – krátkodobě vytrvalá IV – dlouhodobě vytrvalá

9 Semenná banka Serotinie – semenná banka uložena v šiškách – uvolnění po požáru – např. borovice

10 Jak studovat semennou banku
Počet přirozených semen v půdě v průběhu 1 roku Přežívání zakopaných semen přes několik let

11 Význam semenné banky Rozložení rizika ztráty potomstva - variabilita prostředí – ruderální druhy x druhy klimaxových stanovišť - délka života – jednoleté druhy x druhy dlouhodobě vytrvalé

12 Velikost semen a semenná banka
Malá semena častěji tvoří semennou banku Vztah velikosti semen a herbivorie

13 Semenná banka vs. dormance semen
Schopnost přežít v nevhodných podmínkách vs. schopnost nevyklíčit i v podmínkách příznivých

14 Typy dormance Primární dormance Vynucená dormance Sekundární dormance

15 Primární dormance Neschopnost semene vyklíčit ihned po vypadnutí
Tvrdé osemení rozkladnou činností mikroorganismů, abraze v půdě, fluktuace teplot – řada bobovitých – mechanické porušení = skarifikace průchod trávicím ústrojím živočichů – hloh, růže, jmelí, některé kaktusy - chemicky koncentrovanou H2SO4/HCl

16 Primární dormance Nevyvinuté embryo – myříkovité

17 Vynucená dormance Neschopnost semene vyklíčit z důvodu nevhodných podmínek Světlo, teplota, vlhkost, dostupnost kyslíku

18 Vynucená dormance-světlo
fotoblastie – reakce na spektrální složení, intenzitu, fotoperiodu – malá semena s málo zásobními látkami –nedokáží prorůst na povrch – např. salát změna kvality světla, poměr red/far-red světla porostu - krátkovlnné červené světlo 660 nm – neaktivní forma fytochromu, dlouhovlnné červené světlo 730 nm – aktivní forma – inhibuje klíčení indukce klíčení po krátkodobé expozici světlu po disturbanci vegetace

19 Vynucená dormance-teplo
Termoblastie – odpověď semen na teplotu (kolísání, minimum, maximum) Fluktuace teplot – prevence klíčení semen v půdě/v podrostu/ve vodě balsa (Ochroma pyramidale) – povrchové požáry nebo kolísání teploty ve světlinách pralesa  praskliny v osemení  hydratace a zahájení klíčení přerušení dormance (nízkými) zimními teplotami – letní jednoletky přerušení dormance (vysokými) letními teplotami – zimní jednoletky (mediteránní vegetace, teplota lepší prediktor vegetační sezóny než vlhkost)

20 Vynucená dormance Indukce specifickou chemickou látkou
kouř pálené biomasy (etylén, amoniak)  přerušení dormance (mediteránní křovité porosty – chaparral, jihoafrické fynbos, vřes) klíčení (polo)parazitických rostlin

21 Sekundární=vyvolaná dormance
Neschopnost vyklíčit i v příznivých podmínkách po prodělání delší periody nevhodných podmínek

22 Sekundární=vyvolaná dormance

23 Typy dormance

24 Ekologický význam semenné banky/dormance
Dormance – časování klíčení do podmínek příznivých pro růst časně sukcesní druhy rostlin – klíčení po disturbanci, dlouhá životnost a dormance semen  bohatá semenná banka (klíčivost semen po stovky let, Spergula arvensis klíčivá semena ze 1600 let starého materiálu) pozdně sukcesní a klimaxové druhy – semena s krátkou životností  prakticky netvoří semennou banku může působit proti selekci (zachování genotypu), akumulace mutací  potenciální zdroj genetické variability

25

26 Klíčení semen klíčení – zásobní látky semene (heterotrofie), po vyčerpání autotrofie (výjimky holoparaziti, nezelené rostliny) klíčení epigeické (buk, jasan, fazole) vs. hypogeické (děložní lístky pod zemí, zásobní látky, dub, hrách, kukuřice)

27 Epigeické – rychlejší růst, příznivé podmínky
Hypogeické – lepší ochrana děloh, nepříznivé podmínky

28 Fáze semenáčků Kritická fáze životního cyklu
Různé druhy tropických dřevin

29 Fáze semenáčků Hlavní faktory zodpovědné za mortalitu semenáčků
Vysušení, nedostatek živin  vysoká počáteční investice do kořenů

30 Fáze semenáčků Hlavní faktory zodpovědné za mortalitu semenáčků
vnitro a mezidruhová kompetice vliv patogenů a herbivorů (vliv specifických patogenů/herbivorů) klesá se vzdáleností od mateřské rostliny

31 Janzen-Connellova hypotéza
2 4 6 8 10 12 14 16 18 Vzdálenost Vhodnost stanoviště Prostor bez kompetice příbuzných Pravděpodobnost přežití semenáčku

32 Velikost semen a růst semenáčků
Velikost semen koreluje s velikostí a pravděpodobností přežití semenáčků

33

34 Juvenilní fáze Období růstu a necitlivosti k podnětům vyvolávajícím kvetení Délka korelovaná s délkou života rostliny

35 Juvenilní fáze Přechod k reprodukci obecně kontrolován hormonálně a stavem zásob Variabilita i v rámci druhu lipnice roční Senecio vulgaris na různě pletých záhonech

36 Juvenilní fáze Reproductive treshold (hranice reprodukce) – u monokarpických – divizna, mrkev Vytrvalé druhy - trade-off růst přežívání a reprodukce – alokace zdrojů

37 Vegetativní rozmnožování
Modulární struktury – stolony, oddenky, kořeny, cibule, pacibulky Rameta vs. geneta

38 Vegetativní rozmnožování
vyhnutí se nákladů na tvorbu reprodukčních orgánů a uchycení semenáčků možnost výměny asimilátů mezi rametami – dělba práce

39 Časování reprodukce do příznivého období roku
Indukce kvetení Časování reprodukce do příznivého období roku délkou dne, fotoperiodicky citlivé rostliny krátkodenní r. – indukce krátkým/zkracujícím se dnem, kvetení na podzim (Aster, Chrysanthemum) dlouhodenní r. – indukce dlouhým/dloužícím se dnem, kvetení na jaře (obiloviny, Fuchsia, Trifolium) teplotou (Fragaria ananassa, Beta vulgaris) vernalizace (jarovizace) – (dlouhodobá) expozice k nízkým teplotám indukující kvetení indukce kvetení zimních jednoletek, ozimých plodin, růžicovitých monokarpů (Digitalis purpurea, Daucus carota, Hyoscyamus niger)

40 Pohlavní rozmnožování rostlin
Rodozměna – střídání haploidní (pohlavní, gametofyt) a diploidní (nepohlavní, sporofyt) generace semenné r. – gametofyt fyziologicky nesamostatný, haploidní generace = pylová zrna a zárodečný vak opylování – přenos pylového zrna na povrch blizny oplození – splynutí spermatické a vaječné buňky → diploidní zygota (oplozené vajíčko → semeno) květy obou/jedno-pohlavné, rostliny jedno/dvoudomé

41 Ekologie opylování Abiotické vektory: anemogamie hydrogamie
zoogamie

42 Anemogamie opylování větrem, evolučně zřejmě primární typ ale pouze cca 10% krytosemenných r. redukce květních struktur (perianth), tendence k jednopohlavnosti necílený transport pylových zrn → vysoký poměr produkce pyl/vajíčka otevřený typ vegetace, vyšší hustota jedinců

43 Hydrogamie Opylování vodou – ojedinělé případy (hlavně Alismataceae, většinou mořské druhy) syndromy podobné anemogamii (redukce květních struktur, jednopohlavné květy) evoluce zřejmě z anemogamie

44 Zoogamie Vyšší efektivita opylování
Odměna opylovači – nektar, pyl (proteiny), ojediněle oleje, pryskyřice Entomogamie - blanokřídlí, dvoukřídlí, motýly, brouci (evolučně nejstarší opylovači) Ornitogamie Chiropterogamie Nelétaví savci – vačnatci, lemur Vzácně plazy, slimáci

45 Atrakce opylovače vizuální – tvar, symetrie, velikost, barva – rozdílná percepce barev chemická – vůně audio-signály odraz signálu netopýrů – Mucuna holtonii šálivé květy – absence odměny: feromony a vizuální podobnost samici – tořič podoba jiným rostlinám s odměnou – barevná variabilita – matení – Dactylorhiza sambucina

46 Fenologie květů postupné kvetení po dlouhou dobu x masivní jednorázové kvetení krátkověké květy v tropech často receptivní jediný den  strategie trap-lining – opakované návštěvy květů/rostlin (netopýři, ptáci, včely, motýly a můry) vyšší pravděpodobnost přenosu pylu na vzdálenou rostlinu pravidelná produkce nových květů a dlouhá květní sezóna  věrnost opylovače relativně malý počet květů na rostlinu  malý zdroj potravy pro oportunisty podobně časovaná produkce nektaru

47 2. přednáška

48 Frekvence kvetení Monokarpické vs. polykarpické
Investice do reprodukce x pravděpodobnost přežití reprodukce I dlouhověké monokarpické druhy – bambus, agáve

49 Šíření semen

50 Distribuce semen Šíření diaspor od mateřské rostliny – diseminace  nalezení nových stanovišť, „útěk“ před predací, kompeticí déšť semen, recruitment limitation karbonští předchůdci cykasů (300 mil. let) – masité plody adaptací na konzumaci plazy  distribuce semen

51 Vektory šíření semen Šíření (chorie) – anemo-, hydro-, baro-, zoo-, antropochorie, explozivní tobolky odpovídající adaptace diaspor primární a sekundární disperze

52 Velikost semen a typ šíření

53 Anemochorie Šíření pomocí větru – adaptace k prodloužení doby, po kterou semeno dopadá na povrch půdy adaptace – především křídla, trichomy, redukce velikosti a hmotnosti

54 Zoochorie Obratlovci – (epi/endo)zoochorie frugivorie, granivorie adaptace rostlin – atrakce živočicha (chemické a vizuální signály), fenologie zrání, velikost plodů, obsahové látky dužniny obecně malá míra specifické vazby rostlina-živočich (x opylování)

55 Myrmekochorie Disperze semen mravenci
elaiosomy – masité výrůstky semen bohaté na lipidy (Viola, Luzula, Chelidonium), 3000 druhů rostlin transport semen → živinami bohatá mikrostanoviště, snížení kompetice