Geografická variabilita
(teplota, fyziologický čas)
Vojtěch Spousta
Geografická proměnlivost
• Výskyt rozdílů mezi prostorově oddělenými populacemi
jednoho druhu (ve fenotypu, v alelových frekvencích)
• Velmi často adaptivní odpovědí organismu na konkrétní
podmínky prostředí:
- Stanovištní (klima, substrát)
- Biotické (mezidruhové vztahy)
Geografická proměnlivost, jako
adaptace, nejčastěji u znaků:
1. Morfologických
a) velikost a proporce těla c) zbarvení
b) epidermální struktury d) anatomické změny (např. tvar lebky, počet zubů)
2. Cytologických – počet chromozomů
3. Fyziologických a vývojových
a) somatický růst d) voltinismus
b) pigmentace e) počet mláďat
c) délka inkubace f) línání srsti a sezonní zbarvení (Mustela erminea)
4. Behaviorálních a ekologických – migrace ptáků (severní poddruhy
migrují, jižní ne)
formulace tzv. ekogeografických pravidel
Bergmannovo pravidlo
• Carl Bergmann 1847
• Růst tělní velikosti od rovníku, směrem k chladnějším
oblastem
• Platí pouze pro homoiotermní živočichy a některé
poikilotermní obratlovce (zejm. obojživelníky a želvy)
• Teplo – vznik v buňkách jako vedlejší produkt metabolických
procesů = čím větší velikost těla (více buněk), tím větší
produkce tepla
• Menší povrch těla vzhledem k objemu – menší tepelné ztráty
Bergmannovo pravidlo
• Carl Bergmann 1847
• Růst tělní velikosti od rovníku, směrem k chladnějším
oblastem
• Platí pouze pro homoiotermní živočichy a některé
poikilotermní obratlovce (zejm. obojživelníky a želvy)
• Teplo – vznik v buňkách jako vedlejší produkt metabolických
procesů = čím větší velikost těla (více buněk), tím větší
produkce tepla
• Menší povrch těla vzhledem k objemu – menší tepelné ztráty
tepelně – konzervační hypotéza
Bergmannovo pravidlo
Bergmannovo pravidlo
• Bergmannovo pravidlo je pouze empirickým zobecněním,
proto bývá často zpochybňováno
• Z některých studií vyplývá, že platí přibližně pro 65% savců a
72% ptáků – savci větší než 160g , u drobných savců (hraboši,
lasic. šelmy) jsou pozorovány i opačné vztahy
• Existují alternativní hypotézy, založené na migračních
schopnostech (větší jedinec – vetší rozptylová vzdálenost), či
odolnosti vůči hladovění v chladných oblastech (větší tukové
rezervy)
Allenovo (proporční) pravidlo
• Joel Allen 1877
• Rozvíjí Bergmannovo pravidlo
• V chladnějších oblastech mají jedinci endotermních druhů
menší tělesné výběžky (končetiny, ocas, uši, zobák)
• Opět založeno na vztahu objemu a povrchu těla
• U ptáků nezahrnuje křídla a ocas, jelikož nepřispívají k
tepelným ztrátám
Allenovo pravidlo
Glogerovo (pigmentační) pravidlo
• C. L. Gloger 1833
• Změny pigmentace v souvislosti se změnami teploty a vlhkosti
• Poddruhy žijící v teplém a vlhkém prostředí jsou
pigmentovány více, než poddruhy žijící v chladných a suchých
prostředích
• Aridní oblasti – phaeomelaniny (žluté až červenohnědé
zbarvení)
• Vlhké a teplé oblasti – eumelaniny (černé až hnědé zbarvení)
• Platí pro teplokrevné živočichy, ale lze jej aplikovat i na
bezobratlé
Další pravidla
Hesseovo pravidlo
• Růst velikosti srdce (hmotnosti i objemu) směrem na sever v
důsledku vyšší požadované produkce tepla
ostrovní pravidlo
• Rozdíl ve velikosti těla mezi ostrovními a pevninskými
populacemi druhů savců
• menší druhy na ostrovech větší a naopak
• Podle všeho platí i u ptáků (Clegg & Owens 2002)
Vliv teploty na vývoj
• Zpomalení vývoje při nízkých
teplotách a zrychlení při vysokých fyziologický
čas
• Negativní závislost mezi mírou
somatického růstu a max. velikostí
těla - v chladnějších oblastech je růst
pomalejší, ale vede k větší velikosti
těla (přispívat může větší velikost
buněk a pomalejší míra diferenciace)
• Při vyšších teplotách omezeny
anabolické procesy oproti
katabolickým  zpomalení až
zastavení růstu
Myrmeleon immaculatus
• Neuroptera: Myrmeleonidae
• Larvy predátoři se strategií sit-and-wait
• 3 instary rozeznatelné dle velikosti báze hlavové kapsuly a
pigmentačních vzorů
• Písčité, kryté habitaty
• Velké diskrétní populace
• Larva se dožívá až 2 let, staví si kukly z jemných vláken a po
měsíci vylétá jako dospělec který žije nejdéle 1 měsíc
Myrmeleon immaculatus
Vzorkování a měření velikosti těla
• 34 odběrových míst od
středu po severovýchod
USA
• Náhodně vzorkovány
ant-lion pits
• Dohromady získáno 872
jedinců
• Měřena maximální šířka
hlavy (mm) – jako běžný
indikátor velikosti těla u
hmyzu
Podmínky prostředí
Klimatické
• Minimální teplota
• Maximální teplota
• Srážky
• Odchylka min. teploty
• Odchylka max. teploty
Geografické
• Zeměpisná šířka
• Zeměpisná délka
• Nadmořská výška
Genetické analýzy
• Minimálně 30 jedinců 3. larválního instaru z každého
odběrového místa
• Proteinová elektroforéza (alozymy) – 5 polymorfních loci
• Spočítána očekávaná a pozorovaná heterozygotnost pro všech
5 polymorfních loci pro každou z populací a průměrná
heterozygotnost všech populací
• Mantel test pro vyhodnocení korelací mezi genetickými (Nei‘s
genetic distances) a geografickými distancemi
Výsledky
Výsledky
Výsledky
Diskuze
• První zaznamenaný případ Bergmannova pravidla u
konkrétního druhu hmyzu - ?
• Hlavním vysvětlením pravděpodobně změna fotoperiody se
stoupající zeměpisnou šířkou – u hmyzu jako podnět ke
zpomalování / zrychlování larválního růstu
• Vliv na přežívání jedinců a individuální rychlost růstu mohou
mít i faktory, jako např. snížená vlhkost, sezónnost, dostupnost
potravy atd.
Zdroje
• https://hfmoconservationandscience.weebly.com/ecological-rules-and-
processes
• https://www2.palomar.edu/anthro/adapt/adapt_2.htm
• https://www.researchgate.net/figure/1-A-Stoat-Mustela-erminea-also-
known-as-short-tailed-weasel-Kanuti-National_fig1_262688765
• https://idfg.idaho.gov/species/taxa/17667
• https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1046/j.1365-
2699.1999.00271.x
• https://bugguide.net/node/view/1012005