Ekologické a fyziologické aspekty
masožravosti u rostlin
Adam Veleba
(184653@mail.muni.cz)
Vábení kořisti
• Vizuální
• Produkce nektaru
• Produkce aromatických látek
• Kombinace uvedeného
Vábení kořisti
• Vizuální
– vzhled a zbarvení pastí (ve viditelné i neviditelné
části spektra)
foto: Jakub Štěpán
Vábení kořisti
• Vizuální
– zbarvení pastí (ve viditelné i neviditelné části
spektra)
– fluorescence (zejména v UV spektru)
imagingtheinvisible.com
imagingtheinvisible.com
Vábení kořisti
• Vizuální
– zbarvení pastí (ve viditelné i neviditelné části
spektra)
– fluorescence (zejména v UV spektru)
– fenestrace (průsvitná okénka)
foto: Michal Rubešfoto: Jakub Štěpán
Vábení kořisti
• Vizuální
• Produkce nektaru
– cukry + někdy i omamné látky
carnivorousplantresource.com
Vábení kořisti
• Vizuální
• Produkce nektaru
• Produkce aromatických látek
– vůně i zápach, variabilní mezi
druhy a proměnlivé v čase
Je vábení kořisti nezbytné?
Zřejmě záleží na situaci: někdy je efekt
atraktantů zjevný, jindy patrně hraje roli spíše
náhodné lapání početné kořisti.
Roli hraje dostupnost kořisti, náklady na
produkci a provoz mechanismů pro vábení
kořisti a potenciální zisk z kořisti.
Drobná odbočka
pollinator-prey conflict
El-Sayed et al. (2016), Sci. Rep. 6.
Drobná odbočka
pollinator-prey conflict
Jak zabránit polapení
opylovače?
• Rozrůznění signálů mezi
květem a pastí =
specializace na jinou
kořist než je opylovač
• Vzdálenost květ-past
• Časové oddělení tvorby
květů a pastí Sarracenia alata
kvete před
tvorbou pastí www.rookidsapp.com
Drosera cistiflora a
„monkey beetle“
(Scarabaeidae)
Specializace na určitou kořist
• Dle možnosti pastí
– rostliny jsou omezeny svým výskytem, dostupností kořisti a vlastnostmi
samotné pasti
foto: Siegfried Hartmeyer
Specializace na určitou kořist
• vodní bublinatky = vodní plankton
carnivorousplantresource.com
• Philcoxia = půdní
mikroorganismy
Úplnou alternativou je
přednostní pasivní
shromažďování opadu z
ostatních rostlin, jak je
známe např. u N.
ampullaria. Podobně se
„přiživují“ i masožravé
rostliny s lepkavými
pastmi lapáním pylových
zrn a dalších živinami
bohatých částic ve
vzduchu.
Kořist – mutualista – komenzál - parazit
• Masožravost u rostlin umožnila vznik mnoha
zajímavých vztahů s živočichy
• Škála vztahů od jednostranně výhodného pro
rostliny po jednostranně výhodný pro jiné
organismy
Mutualismus
Roridula spp. + Pameridea spp.
https://www.youtube.com/watch?v=7eBcTpYNjgQ
bogleech.com
• Pameridea – kutikula s méně přilnavým
povrchem (snad lipidová vrstva?)
Diagram demonstrating hypothetical interactions between the
adhesive fluid of the plant Roridula gorgonias and the insect cuticle.
(A) A thin greasy film, consisting of many single patches of tiny
droplets, as demonstrated for the fly Calliphora vicina. Such a
surface offers islands of solid cuticle as contact sites for the plant
adhesive fluid. (B) A thick grease layer in the cuticle of the mirid bug
Pameridea roridulae preventing the adhesion of the plant secretion
by means of cohesion failure.
(Voigt et Gorb 2008)
Mutualismus
Nepenthes spp. + Formicidae
• N. bicalcarata + Camponotus schmitzi
Domatium
• C. schmitzi = plave i v láčce, udržuje optimální
stav kořisti a čistotu láčky
• Jedinci s mravenčím mutualistou mají až o 200 %
vyšší obsah N v listech
Scharman et al. 2013, upraveno
Mutualismus
Nepenthes spp. + Formicidae
• N. rafflesiana – „batch capture“
• Rostlina láká mravence na cukr
(relativně nízkonákladový
fotosyntetický produkt),
mravenci se přes den naučí na
láčku chodit, večer či při dešti
stoupne RVV, obústí najednou
klouže = mravenci jsou lapáni
nárazově ve větším počtu.
• Kolonie výměnou za cukr
poskytuje dusíkaté látky rostlině.
Mutualismus
Nepenthes spp. + savci
Několik druhů rodu Nepenthes,
nejznámější je N. lowii, je
specializováno na alternativní
zdroje živin.
foto: Jeremiah Harris
Mutualismus
Nepenthes spp. + savci
Drobní obratlovci (např. Tana
horská, Tupaia montana)
odkládají do láček exkrementy
při olizování sladkého nektaru z
víčka láčky.
foto: Jeremiah Harris
Komenzálové a paraziti
• Nejpestřejší společenstva = fytotelmata
(Nepenthes a Sarracenia)
• Pestrá společenstva od mikroskopických
organismů po obratlovce (jsou reportováni
zástupci Bacteria, Fungi, Algae, Protozoa,
Rotifera, Nematoda, Oligochaeta, Arthropoda
[od klanonožců přes pavoukovce až po pestré
společenstvo hmyzu či jeho larev] a Vertebrata
[Amphibia])
Komenzálové a paraziti
• Musí se vyrovnat s prostředím v láčkách
• Specializované organismy musí být schopné se do
láček dopravit, neboť se jedná o dočasné ostrovy,
nikoli trvalá stanoviště
• Výhodou je zejména vyšší dostupnost živin
(potravy) než v okolním prostředí, případně jistá
ochrana před predátory
• Vztahy mezi rostlinou a živými obyvateli jejích pastí
jsou variabilní, často závisí na složení společenstva
a momentálních environmentálních podmínkách
Komenzálové a paraziti
Scharman et al. 2013, upraveno
Dr. Alastair Robinson/CC BY 3.0
Microhyla nepenthicola – pulci se vyvíjí v láčkách N.
ampullaria, samci sedávají na víčku a kvákají
Drobná odbočka: Sarracenia purpurea jako
modelový organismus pro ekologii
• Fytotelmata S. purpurea =
ostrovy
• Velké rozšíření – ostrovy
různě vzdálené a v různém
klimatu
• Potravní síť s vrcholovým
predátorem
www.uvm.edu
wikimedia.org
Obyvatelé pastí bublinatek (Utricularia)
• Mikroskopické společenstvo, mění se s věkem
pasti a podmínkami
• Nápadné zejména řasy
• Potenciální mutualismus – výměnou za
produkty fotosyntézy pomáhají organismy v
pastech s produkcí enzymů pro zpracování
kořisti
Micrograph (A) and line drawing (B) of a
typical Utricularia minor bladder from a
soft water fen habitat (Moos 1). Ten algae,
i.e. four Eremosphaera viridis (a), one
Closterium sp. (b), one filament of
Desmidium swartzii (c), one Pleurotaenium
trabaeculae (d), two Pleurotaenium spp. (e)
and one Euastrum humerosum (f), are
clearly visible in the intact bladder. Only
two remnants of animals—carapaces of
microcrustaceans (g) —can be recognized.
Some detritus (h) cannot be identified
Peroutka et al. 2008 
Ngai et Tan 2018
…a paraziti
• Pavouci (zejm. z čeledi
běžníkovitých) číhají v ústí
láček podobně, jako číhají v
květech jiných rostlin
• Vztah na hranici parazitismu
dle okolností: je-li málo
kořisti, může aktivně lovená
kořist, jejíž zbytky pavouk
upustí do láčky,
představovat pro rostlinu
zisk
• Podobně i Sarracenia, a to i
pěstované rostliny + běžník
kopretinový
Fleischmann et al. 2016:
larvy mouchy Toxomerus
basalis se živí kořistí
polapenou na listech
rosnatek (Drosera)
Trávení kořisti
• Stimulace pasti (mechanická, chemická)
Trávení kořisti
• Stimulace pasti
(mechanická, chemická)
• Produkce enzymů
(nukleázy, proteázy,
fosfatázy, chitinázy,
enzymy hydrolyzující
sacharidy, peroxidázy,
lipázy...)
©Greg Bourke
Trávení kořisti
• Stimulace pasti (mechanická, chemická)
• Produkce enzymů (nukleázy, proteázy, fosfatázy, chitinázy,
enzymy hydrolyzující sacharidy, peroxidázy, lipázy...)
• Trávenina – produkce HCl, vznik reaktivních forem kyslíku
= > ochranné látky, inhibitory buněčné smrti...
Trávení kořisti
• Stimulace pasti (mechanická, chemická)
• Produkce enzymů (nukleázy, proteázy, fosfatázy, chitinázy,
enzymy hydrolyzující sacharidy, peroxidázy, lipázy...)
• Trávenina – produkce HCl, vznik reaktivních forem kyslíku
= > ochranné látky, inhibitory buněčné smrti...
• Postupné vstřebávání (přenos do buněk transportními
molekulami, které jsou v mnoha případech podobné
transportním molekulám v buňkách kořenů)
Trávení kořisti
• Stimulace pasti (mechanická, chemická)
• Produkce enzymů (nukleázy, proteázy, fosfatázy, chitinázy,
enzymy hydrolyzující sacharidy, peroxidázy, lipázy...)
• Trávenina – produkce HCl, vznik reaktivních forem kyslíku
= > ochranné látky, inhibitory buněčné smrti...
• Postupné vstřebávání (přenos do buněk transportními
molekulami, které jsou v mnoha případech podobné
transportním molekulám v buňkách kořenů)
• S poklesem „výtěžku“ z kořisti postupně klesá i produkce
enzymů
Minerální výživa
• Nelze opomenout i minerální výživu kořenovým
systémem!
• Interakce
– zdroje získané masožravostí se převádí do kořenů a naopak
– kumulativní efekt – dostatek živin i kořisti = velké rostliny
– v extrémním případě přestávají rostliny investovat do provozu
pastí
Cost-benefit model
• Publikoval v roce 1984 Thomas Givnish po pozorování
Brocchinia reducta v přírodě
Cost-benefit model
• Publikoval v roce 1984 Thomas Givnish po pozorování Brocchinia
reducta v přírodě
• V prostředí, které je výrazně limitováno živinami (nejčastěji
dusíkem, fosforem nebo draslíkem), nikoli však světlem a vodou
• Tomu odpovídají zejména otevřené mokřadní biotopy (rašeliniště,
jezera, řeky...), ale i savany a mediteránní vegetace v deštivém
období, periodicky i trvale vlhké skály, alpínské bezlesí či epifytní
společenstva deštných lesů
Ale proč je najdeme právě zde?
Důvody
• Masožravost znamená zásadní volbu (trade-off) mezi
ziskem (benefit) a ztrátami (cost)
Důvody
• Masožravost znamená zásadní volbu (trade-off) mezi
ziskem (benefit) a ztrátami (cost)
• Zisk je dán polapenou kořistí a živinami z ní využitými
Důvody
• Masožravost znamená zásadní volbu (trade-off) mezi
ziskem (benefit) a ztrátami (cost)
• Zisk je dán polapenou kořistí a živinami z ní využitými
• Ztrátu představují značné investice do tvorby a provozu
specializovaných struktur a jejich nízká fotosyntetická
účinnost
foto: Jakub Štěpán
Důvody
• Masožravost znamená zásadní volbu (trade-off) mezi
ziskem (benefit) a ztrátami (cost)
• Zisk je dán polapenou kořistí a živinami z ní využitými
• Ztrátu představují značné investice do tvorby a provozu
specializovaných struktur a jejich nízká fotosyntetická
účinnost
• V součtu samozřejmě nesmí ztráty převýšit zisk, proto se
při nedostatku světla či vody, kdy nelze provozovat
dostatečně účinnou fotosyntézu, masožravost nevyplácí.
Podobně se nevyplácí na živinami bohatých půdách.
Využití masožravých rostlin
• Sarracenia purpurea
– obsahové látky zvyšují využití glukózy svaly a
snižují její uvolňování z jater (zmírňuje projevy
diabetes II)
• Droseraceae & Nepenthaceae – naftochinony
– antimikrobiální, protizánětlivé a protinádorové
účinky, ovlivňují hladké svalstvo a další
– v minulosti součást lidového léčitelství
– dnes i GMO rostliny pro zvýšenou produkci
Výroba biomolekul a nanočástic
• Transgenní rostliny pro zvýšenou produkci
určitých molekul, nejčastěji léčiv (Nepenthes,
Drosera)
• Potenciálně levná, nenáročná a ekologická
produkce vysoce čistého produktu
• Nepenthes – výroba zlatých nanočástic
Biomimetické materiály
• Zejména extrémně
kluzké a hydrofobní
povrchy láček různých
masožravých rostlin
• Výsledkem mohou být
samočistící materiály,
nesmáčivé povrchy
nádob či potrubí pro
různé tekutiny a další
Bhushan 2009