Bi9790 Entomologie pro pokročilé

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
4/0/0. 4 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
Mgr. Igor Malenovský, Ph.D. (přednášející)
Garance
Mgr. Igor Malenovský, Ph.D.
Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Igor Malenovský, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Doporučeno absolvování Bi6760 Základy entomologie, všichni studenti se zájmem o hmyz jsou nicméně vítáni.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je navázat na výuku základů obecné entomologie a systematiky hmyzu (předměty Bi6760 Základy entomologie a Bi8780 Systém a fylogeneze hmyzu) podrobnějším rozvinutím vybraných obecných témat, důležitých pro pochopení evoluce a ekologie hmyzu. Předmět se přitom snaží reflektovat nejnovější vědecké poznatky.
Výstupy z učení
Po absolvování kurzu by měl student být schopen:
- vysvětlit možné příčiny rozmanitosti a evoluční úspěšnosti hmyzu a diskutovat o nich;
- umět shrnout a kombinovat poznatky získané v tomto i jiných předmětech s entomologickou tematikou do širších souvislostí;
- mít základní přehled o nejdůležitější literatuře k jednotlivým probíraným tématům a dohledat si v ní případně další informace;
- přistupovat k informacím z oboru kriticky (a to i v případech, kdy byly uveřejněné renomovanými autory v prestižních časopisech).
Osnova
  • 1. Morfologie hmyzu a evoluce. Systém a aktuální představy o fylogenezi hmyzu. Adaptivní radiace šestinožců. Klíčové evoluční inovace a jejich důsledky pro vývoj diverzity hmyzu. Vnitřní oplození, způsoby přenosu spermatu, hypotézy vysvětlující rozmanitost pohlavních orgánů. Šest kráčivých končetin, monokondylní vs. dikondylní mandibuly. Křídlo, hypotézy jeho vzniku, evoluce skládání křídel. Kladélko a jeho evoluční význam, struktura hmyzího vajíčka, živorodost u hmyzu. Typy ovariol, vyživovací buňky (trophocyty) a fylogeneze hmyzu. Ontogeneze hmyzu a evoluce. Postembryonální vývoj, typy metamorfózy – ametabolie, hemimetabolie, neometabolie, holometabolie, hypermetamorfóza. Evoluce metamorfózy, hypotézy vzniku proměny dokonalé, terminologie juvenilních (imaturních) stádií. Příklady heterochronie v evoluci hmyzu.
  • 2. Paleoentomologie. Fosilní záznam skupiny Hexapoda. Typy fosilizace – kompresní fosilie, jantar (inkluze), ichnofosilie. Diverzita současného a vymřelého hmyzu. Nejstarší doklady Hexapoda. Fosilní záznam vymřelých řádů Pterygota, počátky současných řádů, vztah fosilních taxonů k dnešním skupinám. Délka trvání hmyzích druhů. Význam fosilií pro entomologii: datování evolučních událostí, vylepšení nebo testování fylogenetických hypotéz, testování biogeografických hypotéz založených na současné fauně, paleoenvironmentální studie. Jak načasovat fylogenetický strom: kalibrace molekulárních hodin, relativní a absolutní určení stáří fosilie. Určování fosilií, problém předka. Začlenění fosilií do fylogenetických analýz, techniky studia morfologie fosilií, sběrné taxony, pojetí druhu. Subfosilní hmyz. Biogeografie a fosilní záznam.
  • 3. Chování hmyzu. Různé přístupy ke studiu chování hmyzu: srovnávací, etologický, behaviorálně ekologický, genetický, problémy při interpretaci. Fyziologická podstata chování hmyzu, centrální nervový systém, hormony. Jednoduché reflexy a motorické vzorce, fixní akční vzorce a vrozené spouštěcí mechanismy, učení a paměť, sociální učení, problematika inteligence, vrozeného vs. naučeného chování. Pohyb a orientace hmyzu v prostoru, migrace, polymorfismus a polyfenismus, příklady migrujících druhů.
  • 4. Formy komunikace a obrany u hmyzu. Vizuální komunikace, bioluminescence a její evoluce. Mechanická komunikace, vlastnosti a způsoby vytváření, přenosu a recepce zvukových a vibračních signálů, bioakustika a její použití pro taxonomii a rekonstrukci fylogeneze. Chemická komunikace, typy signálních látek, chemorecepce, pohlavní, agregační, značkovací, poplašné a výstražné feromony, kutikulární uhlovodíky, vlastnosti a evoluce feromonových systémů, kairomony, allomony a synomony. Strategie obrany hmyzu, kryptická zbarvení, mimeze, sekundární linie obrany, mechanická obrana. Chemická obrana – typy a původ látek, aposematismus. Mimikry, Batesovsko-Müllerovské kontinuum. Hromadění, kolektivní obrana u sociálního hmyzu.
  • 5. Sociální hmyz. Typy sociality u hmyzu: gregariózní a subsociální chování, kolonialita, kvazisocialita a jejich příklady u hmyzu. Definice a výskyt eusociality u hmyzu, životní cyklus sociálního hmyzu. Problém vysvětlení vzniku altruismu, hypotézy vzniku eusociality – mutualismus, „zelenovous", příbuzenská selekce, haplo-diploidní teorie, manipulační teorie. Polymorfismus reprodukčních a sterilních kast u eusociálního hmyzu. Diverzita, biologie a fylogeneze jednotlivých eusociálních linií hmyzu: mravenci, vosy, kutilky, včely, termiti, mšice, třásněnky, brouci.
  • 6. Herbivorní hmyz a rostliny. Diverzita a evoluce fytofágního hmyzu, potravní specializace, různé způsoby využívání rostlin hmyzem (ektofágní makrofágové, fytosugní, minující a hálkotvorný hmyz, vrtající endofágové, semenožravý hmyz). Adaptace hmyzu k životu na rostlinách, způsoby obrany rostlin proti hmyzu, přehled hlavních skupin sekundárních metabolitů. Vztah rostlin a hmyzu v prostoru, vliv fytofágního hmyzu na rostliny, praktické aspekty. Teorie vysvětlující diverzitu fytofágního hmyzu, problematika koevoluce, případové studie.
  • 7. Hmyz a rostliny 2, hmyz a houby. Opylovači a rostliny – vzájemné přizpůsobení, problematika mutualismu, strategie sběru pylu a nektaru, energetické hledisko, opylování a kompetice, polinační syndromy a jejich kritika, opylování a evoluce. Mravenci a rostliny – myrmekochorie, myrmekofyty. Fytotelmy. Fungivorní/mycetofágní hmyz – přehled taxonomických skupin, faktory ovlivňující společenstva hmyzu a houbách, kultivace hub u mravenců, termitů a kůrovců.
  • 8. Predace a parazitismus u hmyzu. Definice vztahů. Výskyt predace u hmyzu, různé predační strategie a adaptace k nim. Parazitoidi – přehled taxonomických skupin, způsoby hledání hostitele, foreze, přijetí hostitele, idiobionti vs. koinobionti, překonání imunitní reakce hostitele, potravní specializace predátorů a parazitoidů, superparazitismus, multiparazitismus, hyperparazitismus, multitrofické vazby. Parazité mezi hmyzem. Evoluční úspěšnost parazitoidů, parazitů, fytofágů a opylovačů, problematika koevoluce s hostiteli.
  • 9. Symbionti a patogeny hmyzu. Význam symbiotických mikroorganismů pro hmyz. Symbionti v trávícím traktu termitů a jiného xylofágního hmyzu, endosymbionti krevsajícího a fytosugního hmyzu. Ultrasobecké bakterie, cytoplasmatická inkompatibilita, určení pohlaví u hmyzu, ovlivnění poměru pohlaví – feminizace, zabíjení samců, partenogeneze, další vlivy, praktické využití ultrasobeckých bakterií. Přehled patogenů hmyzu: viry, bakterie, houby, mikrosporidie, hlístice. 10. Hmyz v extrémním prostředí. Tolerance k vysokým teplotám a vysychání – fyziologické adaptace a příklady. Přezimování hmyzu, diapauza, odolnost k chladu – strategie a příklady, nivální fauna, hmyz v Antarktidě. Hmyz v anaerobním prostředí – získávání kyslíku z vnějšího zdroje, apneustičtí endoparaziti a vodní hmyz. Hmyz v salinním prostředí, osmoregulace, slaná jezera, moře a oceány – entomofauna intertidální, neritické a oceanické zóny. Toxické prostředí – acidifikované vody, alkohol, asfalt, formaldehyd apod. Hmyz v jeskyních a podzemních prostorách – evoluční charakteristiky, kategorie jeskynních obyvatel.
Literatura
    doporučená literatura
  • GULLAN, P. J. a P. S. CRANSTON. The insects : an outline of entomology. Illustrated by Karina Hansen McInnes. 4th ed. Chichester: Wiley-Blackwell, 2010, xvi, 565. ISBN 9781444330366. info
  • GRIMALDI, David A. a Michael S. ENGEL. Evolution of the insects. New York: Cambridge University Press, 2005, xv, 755. ISBN 0521821495. info
  • Encyclopedia of entomology. Edited by John L. Capinera. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2004, xli, 815. ISBN 0792386701. info
  • Encyclopedia of insects. Edited by Vincent H. Resh - Ring T. Cardé. Amsterdam: Academic press, 2003, xxviii, 12. ISBN 0125869908. info
    neurčeno
  • MATTHEWS, Robert W. a Janice R. MATTHEWS. Insect behavior. 2nd ed. Dordrecht: Springer, 2010, xiii, 514. ISBN 9789048123889. info
  • Insect-plant biology. Edited by L. M. Schoonhoven - J. J. A. van Loon - Marcel Dicke. 2nd ed. New York: Oxford University Press, 2005, xvii, 421. ISBN 9780198525943. info
  • HEMING, B. S. Insect development and evolution. Ithaca, N.Y.: Comstock Pub. Associates, 2003, xv, 444. ISBN 0801439337. info
Výukové metody
teoretické přednášky doplněné o skupinové diskuse se studenty, zaměřené zj. na kritickou interpretaci poznatků z vybraných vlivných publikací (článků z vědeckých časopisů) k různým tématům probíraným během kurzu
Metody hodnocení
Ústní zkouška, obvykle probíhající jako diskuse se studentem v rámci dvou až tří vybraných různých tematických okruhů z probírané látky. K úspěšnému zvládnutí zkoušky student musí být schopen správně zodpovědět všechny základní dotazy mířící k podstatě problémů a prokázat schopnost obecné orientace v tématech.
Navazující předměty
Informace učitele
Kontakt: i.malenovsky@volny.cz
Další komentáře
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Poznámka k periodicitě výuky: podzimní semestr lichých let.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2015, podzim 2017, podzim 2021, podzim 2023.