Životní cyklus rostlin

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

Produkce semen Korelace mezi počtem a velikostí semen

Produkce semen Hodně malých vs. málo velkých Výhody a nevýhody

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

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

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

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

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

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

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

Typy dormance Primární dormance Vynucená dormance Sekundární dormance

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

Primární dormance Nevyvinuté embryo – myříkovité

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

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

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)

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

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

Sekundární=vyvolaná dormance

Typy dormance

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

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)

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

Fáze semenáčků Kritická fáze životního cyklu Různé druhy tropických dřevin

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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)

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

Ekologie opylování Abiotické vektory: anemogamie hydrogamie zoogamie

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

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

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

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

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

2. přednáška

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

Šíření semen

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

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

Velikost semen a typ šíření

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

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)

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