Biologická olympiáda 59. ročník Studenti Text PDF

Přírodovědecká fakulta Univerzita Karlova Ústřední komise Biologické olympiády Biologická olympiáda 59. ročník školní rok 2024–2025 Studijní text k tématu OBRANA, ANEB JAK NEBÝT SEŽRÁN kategorie C a D...

Přírodovědecká fakulta Univerzita Karlova Ústřední komise Biologické olympiády Biologická olympiáda 59. ročník školní rok 2024–2025 Studijní text k tématu OBRANA, ANEB JAK NEBÝT SEŽRÁN kategorie C a D Praha 2024 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text OBSAH 1. Úvod …………………………………………………………………………………... 3 2. Jak s textem pracovat ………………………………………………………………. 3 3. Jak se brání rostliny …………………………………………………………………. 5 3.1. Mechanická obrana rostlin …………………………………………………….. 5 3.2. Chemická obrana rostlin ………………………………………………………..14 4. Jak se brání živočichové …………………………………………………………… 22 4.1. Žahavci …………………………………………………………………………. 22 4.2. Kroužkovci ……………………………………………………………………… 23 4.3. Měkkýši …………………………………………………………………………. 24 4.4. Členovci ………………………………………………………………………… 29 4.5. Ostnokožci ……………………………………………………………………… 45 4.6. Kruhoústí ……………………………………………………………………….. 47 4.7. Paryby …………………………………………………………………………... 48 4.8. Ryby ……………………………………………………………………………. 49 4.9. Obojživelníci …………………………………………………………………… 53 4.10. Plazi …………………………………………………………………………… 56 4.11. Ptáci …………………………………………………………………………… 64 4.12. Savci …………………………………………………………………………... 73 5. Shrňme si to …………………………………………………………………………. 86 5.1. Typy obrany ……………………………………………………………………. 86 5.2. Rozdíly mezi rostlinami a živočichy …………………………………………. 87 5.3. Maskování a barvoměna ……………………………………………………… 87 5.4. Maskování a narušení obrysu těla …………………………………………… 88 5.5. Zastrašování a varování ………………………………………………………. 88 5.6. Obranné chování ………………………………………………………………. 88 5.7. Únikové chování ………………………………………………………………. 89 5.8. Nejlepší je kombinace ………………………………………………………… 90 6. Mechanismy obrany v těle obratlovců ……………………………………………. 91 – určeno pro okresní a krajská kola kategorie C a krajská kola kategorie D 7. Imunita ………………………………………………………………………………. 95 – určeno pro okresní a krajská kola kategorie C a krajská kola kategorie D 7.1. Co je to imunita? ……………………………………………………………….. 95 7.2. Čím je obrana zajištěna? …………………………………………………….. 96 7.3. Buňky imunitního systému ……………………………………………………100 8. Něco navíc, aneb kaleidoskop zajímavostí ………………………………………105 – nepovinný doplněk, který není určen k přípravě na soutěž. 9. Zdroje ……………………………………………………………………………….. 122 Autoři: Klára Dragová, Veronika Francová, Jarmila Ichová, Hana Korčáková, Lucie Starčevská Editoři: Romana Anděrová, Jana Dobroruková, Jiří Hotový, Ivo Králíček Recenzenti: Kateřina Bezányová, Michal Bílý, Jan Černý 2 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text 1. ÚVOD Krásná lidská zásada pro soužití hlásá: „Žít a nechat žít“. Pro vztahy v přírodě však platí spíše zásada: „Sežrat a nebýt sežrán“. Každý organismus se snaží uspět, přežít, a nejen to – pokud možno prospívat. K tomu si ale potřebuje zajistit přísun energie a dalších zdrojů nezbytných pro život. Pokud se jedná o rostlinu, znamená to hlavně mít dostatek slunečního světla a zachytit potřebné množství vody a minerálních látek. V případě živočichů zase sehnat si co nejvíce vhodné potravy. Ve výsledku vše směřuje k tomu, aby organismy zajistily dostatek potomků a tím zachovaly populaci svého druhu a dále šířily své geny. To je první část úvodní zásady, tedy „Sežrat…“. Proti tomu ale stojí druhá část – „…a nebýt sežrán“. Pokud totiž příliš vyrostu nebo až moc horlivě sháním potravu, určitě si mě někdo všimne a hned se mě pokusí sežrat. Pak se nerozmnožím, nepředám své geny dál. Tomu se samozřejmě chci za každou cenu vyhnout, tudíž se musím bránit. U živých organismů se postupně vyvinula nepřeberná škála obranných mechanismů a strategií, které jim pomáhají vyhnout se onomu „být sežrán“. Tyto mechanismy pochopitelně něco stojí (energii, zdroje), a je tedy třeba najít rovnováhu mezi tím, co organismus na jedné straně získá (poroste, bude mít dost energie a zdrojů potravy…), a co naopak na straně druhé musí vydat na svou obranu. Pokud totiž investuje do obrany až moc, nezůstane mu nic na produkci a zajištění potomstva, tedy na rozmnožování, a tudíž zachování druhu. Co bylo dosud řečeno, se týká všech živých organismů, v našem textu se ale soustředíme na rostliny a živočichy. Seznámíte se s různými mechanismy a strategiemi obrany, které se u nich vyvinuly a jež jim pomáhají zvýšit jejich šanci na přežití a rozmnožení se. Doufáme, že se vám bude přípravný text dobře číst a dovíte se spoustu zajímavých informací. 2. JAK S TEXTEM PRACOVAT V textu jsou jména organismů psána tučně. S dalšími tučně vyznačenými jmény organismů se setkáte v Seznamu organismů určeném pro teoretickou část soutěže. To jsou ta, s nimiž se můžete setkat v otázkách školního kola. Při přípravě na školní kolo jim věnujte pozornost. Ve vyšších kolech se může 3 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text v otázkách objevit kterýkoliv z organismů tučně zvýrazněných v tomto přípravném textu. Pojmy psané kurzívou a případně ještě uvedené v závorce se nemusíte učit. Některé kapitoly jsou určené pouze pro okresní nebo krajská kola, ve školním kole se údaje z těchto kapitol neobjeví. Tato informace je před každou z těchto kapitol uvedena a text je v rámečku. V textu je mnoho obrázků a fotografií probíraných organismů, ale samozřejmě tam nejsou všechny. Pokud nebudete vědět, jak organismus vypadá, najděte si jeho obrázek na internetu (www.biolib.cz), abyste si ho dokázali představit a spojit s jeho způsobem obrany. Nechybí ani odkazy na zajímavá videa. Pokud vám nejdou otevřít přímo kliknutím s klávesou ctrl, musíte si odkaz vykopírovat a vložit do vyhledávacího řádku prohlížeče. V materiálech pro Biologickou olympiádu najdete jako vždy i Seznam organismů pro přípravu na praktickou část soutěže (poznávání přírodnin). Jména organismů, které jsme zařadili do školního kola Biologické olympiády a ze kterých vám vaši učitelé připraví ve školním kole „poznávačku“, jsou v Seznamu organismů pro přípravu na praktickou část soutěže zvýrazněna tučně. NĚCO NAVÍC, aneb kaleidoskop zajímavostí Téma tohoto ročníku Biologické olympiády je natolik poutavé, že jsme neodolali a jako malý bonus jsme připravili přílohu sestavenou z kaleidoskopu zajímavostí, které se tématu týkají. Odkazy na ně najdete v textu označené šipkou a psané kurzívou: ►Něco navíc:… Nic z toho se samozřejmě neobjeví v žádném kole soutěže, ale třeba si texty rádi přečtete nebo je využijí učitelé. 4 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text 3. JAK SE BRÁNÍ ROSTLINY Pojďme se nejprve podívat na rostliny. Fotosyntéza, která probíhá v jejich buňkách, je základním biochemickým dějem, který nám umožňuje naši modrou planetu obývat. Vegetace na nás působí svou zelenou barvou uklidňujícím dojmem, ale pro řadu býložravců je obrovským magnetem. Pro tyto konzumenty jsou rostliny hlavním zdrojem potravy. Ale i rostliny se dokážou bránit. 3.1. MECHANICKÁ OBRANA ROSTLIN Pozor, to píchá! Když člověk chce zabránit průniku kohosi či čehosi do určitých míst, použije například ostnatý drát, který dokáže případného narušitele odradit. Jestli jste se někdy pokoušeli projít houštím, vaše problémy se mnohonásobně zvětšily, pokud byly keře opatřeny pichlavými výrůstky. Vzpomeňte si třeba na potíže prince v pohádce Šípková Růženka! Příroda vytvořila nepřeberné množství různých pichlavých struktur, jejichž hlavním cílem je zabránit, aby byly rostliny sežrány. Všechny tyto útvary vznikaly nezávisle na sobě u různých skupin rostlin a z různých částí jejich těla. Kolce Zkrácené postranní větvičky u hlohu, hrušně nebo trnky se často přeměňují na kolce s pichlavou špičkou, které jsou tudíž stonkového původu a mohou být rozvětvené. Po stranách kolců můžou z pupenů vyrůstat jak listy, tak i květy a poté i plody. Od hlavní větve se kolce dají jen obtížně odlomit, jsou s ní pevně spojené. Obr. 1: Kolce trnky Trny Trny dřišťálu či různých druhů kaktusů jsou hladké, bez dalších útvarů. Vznikly přeměnou listů nebo jejich úkrojků a podobně jako kolce se nedají snadno odlomit. 5 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text U kaktusů jsou trny ukázkou přizpůsobení se těchto rostlin prostředí, kde je málo vody. Klasické listy kaktusům chybí, rostlina by jejich plochou zbytečně ztrácela vodu, a tak přeměnou listů vznikl útvar, který pomáhá odolávat velkým býložravcům. Obr. 2: Trny kaktusu jsou přeměněné listy. Jestli jste někdy pozorovali trny u akátu, možná jste si všimli, že se nacházejí na bázi listu (ten je u akátu lichozpeřený). Tyto trny vám doporučujeme prohlédnout si v jarních měsících, kdy jsou ještě měkké. Vznikají přeměnou částí listů, kterým říkáme palisty, jež vyrůstají u báze listu. Obr. 3: Trny trnovníku akátu (vlevo) a dřišťálu (vpravo) Některé druhy akácií (kapinic) mají obranu ještě důkladnější. Jejich trny jsou u báze zduřelé a duté. Poskytují ochranu mravencům, kteří rostlinu před případným žroutem listí brání. Jejich agresivita dokáže většinu býložravců odradit. Vyhýbají se jim dokonce i sloni, kteří mají citlivý chobot a mravenčí obrana je jim nepříjemná. Deštníkovitá podoba některých druhů akácií rostoucích v africké savaně tak, jak ji znáte z přírodopisných dokumentů, vzniká souhrou řady faktorů. Mladé akácie rostou ve větších skupinách, a když mají dostatek živin, vytvoří hustou houštinu. Jejich listy jsou snadno dostupné například pro antilopy, které ale nedosáhnou na středové 6 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text jedince. Ti pak rostou velmi rychle do výšky a ční z houštiny jako stožár. Centrální strom sílí, odebírá živiny postranním větvím, které postupně usychají. Když doroste do dostatečné výšky, jedinými velkými konzumenty listí jsou žirafy. Mají velmi obratný jazyk pokrytý hustými slinami a pohyblivé pysky s tuhou kůží. Proto jim nečiní problémy otrhat listy i z trnité větve a rozčilení mravenci jim nevadí. Akácie mají ještě jednu obrannou superschopnost. Při větším poškození býložravci vytvářejí chemické látky, které se hromadí v listech a poté se uvolňují do okolí. Tyto chemické signály jsou schopné zachytit akácie v okolí a začnou rovněž vylučovat do listů „poplašné“ chemické látky. A tak býložravec, kterému proto přestane akácie chutnat, musí často urazit velkou vzdálenost, než narazí na strom, který nebyl chemickým signálem varován. Je to určitá forma komunikace mezi rostlinami, kdy jedna rostlina je schopna signalizovat ostatním v okolí nějaké ohrožení, a ony na to zpravidla zareagují. A pak že rostliny nemluví! ►Něco navíc: Akácie, mravenci a žirafy (s. 105) Ostny To, co vás píchne, když si sáhnete na větvičku ostružiníku, angreštu nebo růže, nazývají botanici ostny. Vznikají z pokožkových buněk. Ostny můžete snadno odlomit a pak na stonku uvidíte stopy vodivých pletiv, které zajišťují rozvod látek v těle rostlin, ale do ostnu (na rozdíl od kolce a trnu) nezasahují. Obr. 4: Ostny růže (vlevo) a trny opuncie (vpravo) Při cestách do Středomoří či jiných teplých oblastí si můžete pochutnat na velmi sladkých plodech opuncií neboli nopálů. Dejte si ale pozor, protože na plodech se nacházejí drobné ostny, které jsou zahnuté jako háčky a snadno pronikají do 7 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text pokožky i sliznice jazyka. Pokud je nejdřív pečlivě neodstraníte, jejich konzumace může mít nepříjemné následky. Plody opuncií, které lze koupit v obchodě, jsou již bez ostnů. Mimo to má rostlina na stoncích i dlouhé a tuhé trny, často zpevněné křemičitými látkami, které vyrůstají z plochých stonkových článků. Ostnité listy Řada rostlin má ostnité pouze okraje listů (například bodlák, pcháč, máčka, pupava, ostropestřec, cesmína) nebo plodů (jako jsou ostnité tobolky jírovce nebo skočce či ostnitá číška buku kryjící nažky). Obr. 5: Máčka plocholistá (vlevo) a máčka alpská (vpravo) mají ostnité okraje listů. I rostliny mohou mít kožíšek Víte, jak vypadají listy divizny? Ano, jsou na první pohled chlupaté. Máte doma mezi pokojovými rostlinami jonátku neboli africkou fialku? Pohlaďte její list. Je na dotek jakoby sametový. Útvary, které listu dodávají hebkost, jsou krycí chlupy neboli krycí trichomy. Krycí trichomy se podílejí především na ochraně před vnějším prostředím. Vnitřek trichomů je často vyplněn vzduchem, což vytváří skvělou clonu, která chrání rostlinu před přehřátím, promrznutím nebo nadměrným výparem. Krycí trichomy ale představují i mechanickou obranu rostlin. Jsou bariérou pro drobné zástupce býložravého hmyzu, kteří by si jinak na listu rádi pochutnali. Rostlina tak chrání svou zelenou továrnu, ve které probíhá fotosyntéza. Zároveň krycí trichomy odradí hmyz od kladení vajíček a ztěžují i samotný pohyb po listu nebo po chlupatém stonku. Nejlépe se o stavbě trichomů přesvědčíte, když se na ně podíváte na preparátu pod mikroskopem. Zkoumání trichomů různých druhů rostlin by pro vás mohla být zajímavá zábava. Trichomy se liší počtem buněk, větvením i tvarem. Pokud si je vyfotografujete přes okulár mikroskopu (třeba pomocí 8 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text fotoaparátu v mobilu), můžete si vytvořit i jejich atlas. (Poznámka: Inspiraci pro jeho tvorbu najdete například v této práci: BP Trichomy Husičková - finální verze (theses.cz).) Obr. 6: Krycí trichomy listu africké fialky Obr. 7: Krycí trichomy listu divizny Zrádná vůně U některých rostlin se kombinuje mechanická obrana s chemickou. Žláznaté trichomy obsahují vonné látky (silice), které můžou případné býložravce odradit (pokud jim je vůně nepříjemná), ale také můžou způsobit poleptání, či dokonce zalepení ústního ústrojí apod.). Najdeme je u rostlin z čeledi hluchavkovitých nebo u muškátů, které máte vy nebo někdo ze sousedů na okenním parapetu. Au, au, ty kopřivy tak krásně pálí, radoval se Radovan List kopřivy se vám asi nebude chtít hladit, protože se nechcete popálit. Kopřivy mají pro svou obranu před býložravci vytvořené žahavé trichomy. Jejich stěny jsou zpevněny oxidem křemičitým, což je materiál, ze kterého je sklo. Při dotyku se tenká, křehká špička trichomu ulomí a může narušit pokožku. Následně dojde k vylití koktejlu chemických látek, které trichom obsahuje, do ranky. V pokožce způsobí podráždění, pálení, svědění a otok. Projevy jsou podobné nepříjemné alergické reakci, a proto se většina velkých býložravců těmto rostlinám vyhýbá. Nechtějí mít popálené čumáčky. To housenky babočky admirála nebo kopřivové jsou schopny se po listech kopřivy pohybovat tak, že trichomy nezlomí. ►Něco navíc: Zrádný kopřivák (s. 106) 9 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Rostliny v brnění Kutikula Obranou funkci může mít i samotný povrch rostlin, obzvlášť pokud je nějak speciálně upraven. Na povrchu pokožkových buněk je obvykle vrstva kutikuly, která je nebuněčná a odpuzuje vodu. Zabraňuje průniku nejrůznějších patogenů – virů, bakterií nebo spor hub – do těla rostlin. Vytváří voskovitý povrch, který zároveň plní řadu dalších funkcí (omezuje ztráty vody, působí jako izolační vrstva apod.). Kožovitými a na okrajích navíc pilovitými listy se brání cesmíny. Také velmi tuhé stonky sítin jsou názornými příklady obrany rostlin před býložravci. Trhali jste někdy ostřici nebo srhu říznačku? O tyto rostliny se můžete nepříjemně pořezat i vy, tak si představte, jak působí na měkký jazyk býložravého savce. Je to způsobeno ukládáním křemičitých sloučenin, díky nimž mohou být listy ostré jako skleněný střep. Když už se býložravci do této potravy přece jen pustí, mají další problém, protože jim způsobuje obrušovaní zubů. Užitečná borka Ochrannou funkci u dřevin má borka, která vytváří charakteristické struktury na povrchu dřevnatých stonků (kmenů a větví). Pro každý druh dřeviny je svým vzhledem typická a v zimních měsících můžete podle ní určovat jednotlivé druhy stromů. Borka vytváří jistý typ hradby, který znesnadňuje například sporám hub, virovým nebo bakteriálním patogenům proniknutí do těla dřevin. Zároveň může odradit některé druhy býložravců. Smíšená obrana Jehličnany se nebrání okusu jen mechanicky, ale často tuto obranu kombinují s chemickými „zbraněmi“. Ve stoncích a jehlicích můžete pod mikroskopem pozorovat pryskyřičné kanálky. Pryskyřice velmi dobře zaceluje rány, ale dokáže zalepit ústní ústrojí nejrůznějších druhů hmyzu nebo zalít celé jeho tělo. Právě výrony pryskyřice mohou být počátečním signálem, který upozorní na napadení stromu lýkožroutem (brouk patřící mezi kůrovce). Když je ale tato první obranná linie stromu překonána, přestane pryskyřici vylučovat. Její tvorba totiž pro rostlinu znamená velký energetický výdej. Proto když dojde k přemnožení lýkožroutů nebo k oslabení smrku či jiného jehličnanu vnějšími podmínkami (například v důsledku nedostatku srážek), pak už se smrk ubránit 10 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text nedokáže. V posledních letech jste mohli být svědky kůrovcových kalamit v některých našich regionech. Vznikl proto speciální projekt, který monitoruje lýkožrouty v českých lesích. ►Něco navíc: Jak bojovat s kůrovcem (s. 106) Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Jak pomůže lignin? Některé rostliny dokážou znesnadnit pronikání celé škály organismů do těla tím, že je jejich dřevo obohaceno o látku zvanou lignin. Dřevo představuje důležitou součást těla rostlin. Jde o část vodivých pletiv, která v rostlinách vedou vodu a minerální látky získané kořeny. V případě napadení rostliny dochází ke zvýšené tvorbě ligninu, takže je pak pro býložravce méně výživná, a tudíž méně lákavá jako potrava. Lignin je součástí sklerenchymu, speciálního pletiva, které má silně ztlustlé buněčné stěny. Jednotlivé buňky jsou většinou již mrtvé a vytvářejí velmi výraznou překážku. Jen si vzpomeňte na tvrdé hrudky v dužnině hrušky. Právě ty jsou tvořeny sklerenchymatickými buňkami zpevněnými ligninem. Podobné pletivo zpevněné ligninem se nachází i ve skořápkách oříšků lísky nebo „pecky“ ořešáku. Tuto bariéru naleznete také u dalších plodů a semen. Je tak pevná, že ji nedokážou poškodit ani trávicí procesy většiny býložravců. Proto můžete pozorovat pecky třešní v trusu některých živočichů, jako jsou kuny nebo lišky. Obr. 8: Šipkami je označeno sklerenchymatické pletivo chránící semeno kokosovníku. Co dovedou šišky Většina jehličnanů uzavírá semena do dřevnatějících šištic, které jim poskytují dostatečnou ochranu, dokud nedozrají a za vhodných podmínek nevypadají. Šišky jsou schopné dokonale načasovat uvolnění semen. Za vlhka jsou zavřené a otevírají 11 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text se v době sucha, kdy mají okřídlená semena možnost odletět co nejdál od mateřské rostliny. Někteří živočichové nicméně ovládají způsob, jak šišku otevřít a dostat se k semenům. Obr. 9: Jestli jste se někdy podivovali nad neobvyklým tvarem zobáku křivky, tak vězte, že funguje jako dokonalý otvírák. Křivka dokáže oddálit šupiny v šišce tak, aby se jazykem dostala přímo k semeni. Také buňky se brání Každá rostlinná buňka je opatřena svým vlastním brněním – buněčnou stěnou z celulózy (složitý sacharid). Kromě toho, že pomáhá držet tvar buňky a tvoří její obranný val, je tento materiál pro většinu živočichů těžce stravitelný. Poradí si s ním ale například některé bakterie nebo houby. Už? Ještě ne! Jednou z cest, jak se bránit a nebýt sežrán, je pro rostliny možnost uniknout v prostoru a čase. To je důvodem, proč se setkáme s vyšší produkcí semen řady dřevin (například buku nebo dubu) jen v určitých letech. Takové období je označováno jako semenný rok. Mimo semenné roky je produkce semen a plodů nízká a uživí tak jen malou populaci býložravců. Když přijde semenný rok, býložravci se nestihnou tak rychle namnožit a značné množství semen a plodů má tak šanci uniknout býložravcům a dát základ novým rostlinám. Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Hra na schovávanou Uniknout pozornosti býložravců je možné prostřednictvím dokonalého maskování. Pro tropické deštné lesy je charakteristický výrazný výskyt epifytů – rostlin, které využívají jako oporu jiné rostliny. Mnohé z nich znáte jako pokojové rostliny (různé druhy bromélií, kapradina parožnatka a další). V přírodě rostou v korunách stromů, čímž se dostávají na světlo a zároveň unikají před pozemními býložravci. Velmi často mají dělené a vzorované listy, které jim pomáhají splynout s prostředím a zároveň 12 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text uniknout zrakům i těch býložravců, kteří se ve vyšších patrech korun stromů pohybují. Obr. 10: Vlevo – bromélie, vpravo – kapradina parožnatka Africké sukulentní rostliny lithopsy naopak rostou na zemi, kde dokonale splývají s podkladem. Vytvářejí dva dužnaté listy, které jsou velmi bohatě žilkované, a při pohledu shora si je býložravec může snadno splést s kameny, které jsou všude okolo. Proto se pro ně vžilo i české označení „živé kameny“. Obr. 11: Lithopsy I když mám hlad, tebe žrát nebudu! Když si sednete ke stolu, vaši chuť k jídlu ovlivňuje i to, jak jídlo vypadá. Proto vypadat nechutně je cesta, jak si některé rostliny chrání listy před okusem. Citlivka je citlivá Když budete mít možnost pozorovat listy citlivky stydlivé (nejspíš v botanické zahradě, například v Liberci či pražské Troji, nebo někdy i v květinářství), všimněte si na bázi listu drobných ztluštěnin. Obsahují buňky, které dokážou rychle měnit množství vody, již obsahují. V důsledku změny jejího množství, a tedy i tlaku na okolní buňky, dochází ke sklápění nejen celých zpeřených listů (je to podobný fyzikální princip, jako když rostlinu nezalejete – taky sklopí listy), ale i jednotlivých lístků. Když začne býložravec citlivku okusovat, citlivka svěsí listy a vypadá, jako kdyby žádné neměla. Většinou tak strávníka odradí jak náhlým pohybem listu, tak následným zvadlým vzhledem. Rychlost, jakou se šíří signál pro sklopení lístků, je 13 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text obdivuhodná – během několika vteřin rostlina vypadá pro býložravce nevábně. Podstatou této rychlosti je opět změna tlaku vody ve ztluštěninách. Při podrobnějším zkoumání citlivky zjistíte, že to není její jediná obranná strategie. Kromě toho, že některé druhy jsou opatřené trny, vylučuje rostlina chemické látky, které působí dávivě. Proto v případě, že zkusíte, jak reagují její listy, doporučujeme si pak umýt ruce. Proč nejsou mladé listy zelené? Mladé listy některých tropických rostlin, například kávovníků, jsou velmi křehké a chutné. Zároveň jsou tyto listy zpočátku zbarveny do červena nebo do fialova. To jsou barvy, které nejsou pro býložravce tolik přitažlivé jako zelená, a tak je nechají na pokoji. Aby rostlina ochránila listy před býložravci i později, vytvoří v nich řadu chemických látek, které způsobí jejich nechutnost v době, kdy jsou listy už zelené. Změnu ve zbarvení listů můžete doma pozorovat u pokojových rostlin, které pocházejí z tropů, nebo v naší přírodě u mladých listů dubů či jasanů. Obr. 12: Mladé listy tohoto tropického stromu (Brownea, česky ovláčeň) jsou načervenalé, zatímco starší listy jsou zelené. ►Něco navíc: Jak oklamat motýly (s. 107) 3.2. CHEMICKÁ OBRANA ROSTLIN, aneb „káva od Maryši“ Víte, že je docela náročné najít v přírodě něco dobrého k jídlu? Jak jste měli možnost zjistit již v předchozí části textu, mechanická obrana není jediný způsob rostlin, jak se bránit proti býložravcům. Využívají ve značné míře i nejrůznější chemické zbraně. Některé působí otravy, jiné jsou pro býložravce pouze nechutné. Více než 10 % druhů suchozemských rostlin obsahuje jedovaté alkaloidy (například mák, rulík, durman nebo ocún). Ještě větší procento rostlin má v sobě jedovaté glykosidy (například konvalinka, jírovec, nazelenalé brambory nebo některé brukvovité rostliny). Jedovaté látky se mohou vyskytovat v jakékoliv části těla rostliny nebo je rostliny mají koncentrovány pouze v určitém orgánu (kořen, stonek, list, květ, plod). 14 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Jedovatost je velmi relativní – co je pro jeden druh jedovaté, pro jiný druh být jedovaté nemusí. Jistě máte rádi čokoládu, kakao, čaj, případně hroznové víno. Všechno jsou to potraviny, které nám chutnají. Kdo však máte doma psího mazlíčka, tak jistě víte, že mu tyto dobroty nedopřejete, protože by mu neudělaly dobře. Neustálé soutěžení Jak jste se dověděli z předchozího textu, vztahy mezi rostlinami a živočichy se neustále vyvíjejí, a tak můžeme sledovat, jak se někteří živočichové dokázali vypořádat s nástrahami, které na ně rostliny připravily. Toto vzájemné přetahování představuje boj mezi dvěma světy a je hybnou silou jejich společného vývoje, který označujeme jako koevoluci. Je logické, že právě býložravci se s jedovatostí rostlin museli vypořádat lépe než masožravci. Přitom s jedovatostí rostlin je to někdy docela složité. Některé druhy jsou jedovaté jen v případě, že jsou okusovány býložravcem nebo napadeny nějakým patogenem. Rovněž vnější podmínky mohou sehrát svou roli. Například v době sucha, kdy se dá předpokládat, že bude nouze o dostatek rostlinné potravy, rostliny produkují větší množství jedovatých látek. Stejně tě sním! Co vede některé živočichy ke konzumaci jedovatých rostlin? Důvodů může víc. ►Mohou být velmi výživné, třeba díky vysokému obsahu bílkovin. Například vlnice, v České republice vzácná ohrožená rostlina, má až dvacetiprocentní obsah bílkovin. ►Určité druhy jedovatých rostlin jsou někdy chutné. Například oměj je při požití zprvu nasládlý, nepříjemná chuť se dostaví až po několika minutách. Obr. 13: Vlevo – vlnice chlupatá, vpravo – oměj šalamounek 15 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text ►Řada rostlin obsahuje návykové alkaloidy, které nutí býložravce znovu je konzumovat, stejně jako drogově závislý člověk má touhu znovu si vzít drogu (patří k nim durman, kávovník, nezralý mák, kýchavice nebo výše zmíněná vlnice). Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Jedy, kam se podíváš Nejběžnějšími skupinami jedovatých látek v rostlinách jsou taniny, alkaloidy, terpeny a glykosidy. Jednotlivé skupiny látek si projdeme v následujících odstavcích. Poté se seznámíme s chemickými sloučeninami, které do těchto skupin nepatří (kyselina šťavelová, kyanovodík, směs látek v podobě mléka neboli latexu). Taniny (neboli třísloviny) Mají většinou hořkou nebo svíravou chuť, což živočicha často odradí od konzumace dané rostliny. Zažili jste třeba chuť velmi silného černého čaje? Tak to je přesně ono! U kopytníků mohou taniny negativně ovlivnit trávení celulózy. Buď tím, že zabíjejí symbiotické organismy v jejich trávicí soustavě, nebo tím, že narušují strukturu enzymů sloužících k rozkladu celulózy. Alkaloidy Jsou to sloučeniny, které mají ve své molekule zabudovaný dusík. Velmi často jsou odvozeny od aminokyselin, základních stavebních jednotek bílkovin. U živočichů mohou vyvolat zvracení, halucinace a v některých případech mohou vést až k ochrnutí. Známe jich přes 7 000 druhů, o mnoha z nich jste už zřejmě slyšeli. Připomeňme si některé nejznámější a jejich působení: kofein a podobné sloučeniny z čajovníku, kávovníku, kolovníku a kakaovníku (povzbuzení organismu) nikotin z tabáku (povzbuzení organismu, návyková látka) chinin z kůry chinovníku (léčení malárie) piperin z pepřovníku (pálivá chuť) taxin z tisu (silný jed pro většinu živočichů) ricin ze skočce (silný jed pro většinu živočichů) strychnin z kulčiby (silný jed, používal se proti hlodavcům) kokain z jihoamerického keře koky (povzbuzení organismu, oblíbená zvláště ve vysokohorském prostředí, návyková látka) ►Něco navíc: Vysokohorský čaj (s. 107) 16 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Tis červený je prakticky celý jedovatý, obsahuje alkaloid taxin. Jedinou výjimkou je červený míšek, který obaluje semeno. Rostlina výraznou červenou barvou míšku láká ptáky nebo jezevce na sladkou odměnu a oni pak šíří její semena. Před pár lety byli v přírodě pozorováni jezevci, jak hodují na tisu. Když vědci zkoumali jejich trus, zjistili, že semena projdou jejich zažívacím traktem bez porušení, čímž nedojde k uvolnění jedovatých látek, které semeno chrání. Semena jsou pak zanesena na místa, kde se mohou uchytit a najít nový životní prostor. Obr. 14: Míšek ukrývající semeno tisu U některých rostlin jsou plody jedovaté pouze v době své nezralosti (například tropická rostlina liči nebo nezralá rajčata). Znesnadňují tak případnou konzumaci ještě před tím, než dojde k dozrání semen. Brambory jíte jistě s chutí. Ale prakticky celá zelená rostlina je jedovatá, protože obsahuje alkaloidy, které chrání všechny zelené části. Jen hlízy tento jed neobsahují. Pokud se ale hlízy dostanou na povrch, zezelenají a stanou se rovněž jedovatými. Je to způsob, jak zabránit jejich konzumaci býložravci. Zástupci některých čeledí rostlin obsahují pestrou směsicí alkaloidů. Jsou to například pryskyřníkovité (oměj, pryskyřník, sasanka) nebo mákovité (vlaštovičník, mák – jeho opium je směsí asi 25 alkaloidů a má uklidňující až tlumivý účinek). Z lilkovitých možná znáte jedovaté rostliny rulík, blín nebo durman, které obsahují atropin. Tato látka působí na nervovou soustavu, způsobuje zrychlení srdeční činnosti a následně bezvědomí až smrt. Dalšími známými rostlinami, které obsahují více alkaloidů, jsou ocún jesenní nebo kýchavice, které patří mezi jednoděložné rostliny. Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Smrtící kurare Možná jste už slyšeli nebo četli o šípových jedech, které používají lovci domorodých kmenů Jižní Ameriky. Jedním z nejznámějších je kurare (obsahující strychnin), který se získává z kůry některých stromů (například kulčiby dávivé) a způsobuje ochrnutí. 17 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Účinnou látkou je alkaloid, který paralyzuje svaly, je ale nebezpečný pouze v případě, když se dostane do krevního řečiště. Proto se takto zasažené zvíře bez problémů může dál tepelně upravit a konzumovat. Účinku této látky využívali v minulých stoletích lékaři při operacích, protože operovaný pacient zůstal nehybně ležet a bylo potřeba jen udržovat umělé dýchání. Jed totiž dýchací svaly vyřadil z činnosti. Terpeny Jsou označovány také jako silice nebo éterické oleje. Jsou nerozpustné ve vodě a mají menší hustotu než voda. Jsou těkavé, na vzduchu se rychle vypařují. V rostlinách je nalezneme například ve žláznatých trichomech a často i v různých mezibuněčných prostorech. Jejich společným znakem je výrazná vůně. Kromě obrany před sežráním nebo proniknutím mikrobiálních či houbových patogenů je jejich důležitou funkcí v některých případech i nalákat opylovače. Terpeny jsou obsaženy například v jehličnanech, citrusech, hluchavkovitých (máta, šalvěj nebo tymián) a miříkovitých (kmín, fenykl, koriandr). Některé terpeny však působí negativně na mikroorganismy v trávicí soustavě kopytníků, jimž tyto mikroorganismy pomáhají při trávení rostlinné potravy. Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Glykosidy Mají hořkou až palčivou chuť. Příkladem může být amygdalin, který se nachází třeba v semenech meruněk a broskví. Další úpravou této látky během trávení může vznikat velmi jedovatý kyanovodík. Z glykosidů zmíníme ještě digitalin z náprstníku, který se v lékařství používá k povzbuzení srdeční činnosti. ►Něco navíc: Záhada van Gogha (s. 108) Kyselina šťavelová Je další známou jedovatou látkou obsaženou v rostlinách. Nachází se například ve šťovíku, šťavelu, rebarboře nebo ve špenátu. Váže se v krvi na dostupný vápník, čímž blokuje jeho vstřebávání, a navíc vzniklý šťavelan vápenatý může způsobovat tvorbu ledvinových kamenů. ►Něco navíc: Tajemství české hospodyňky (s. 108) 18 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Maniok a kolokázie (taro) jsou tropické rostliny, které se v tropech ve velkém pěstují pro jedlé hlízy. Rovněž obsahují krystalky šťavelanu vápenatého. Diefenbachie a některé další áronovité rostliny využívají rovněž tuto zbraň. Krystalky šťavelanu se zabodávají do sliznic a na jejich přítomnost reagují bílé krvinky, které uvolňují histamin, čímž mohou vyvolat nepříjemné otoky, které někdy vedou až k udušení. ►Něco navíc: Zrádná vůně hořkých mandlí (s. 108) Mléko (latex) Tato tekutina patří mezi účinné chemické zbraně rostlin. Můžete ji pozorovat u pryšců nebo některých hvězdnicovitých rostlin, jako je pampeliška. Mléko je shromažďováno ve speciálním typu pletiva, takzvaných mléčnicích. Ty mohou vystupovat na povrch rostliny drobnými bradavičkami na stoncích nebo plodech. Mléko z nich vytéká, jakmile jsou mechanicky poškozeny. Pryšec nádherný („vánoční hvězda“) je jedním ze symbolů Vánoc. Když utrhnete list nebo zlomíte stonek, můžete pozorovat vytékající mléko, které je slabě jedovaté. Dávejte zejména pozor, aby se vám nedostalo do očí. I latex našich pryšců (pryšec chvojka, kolovratec) odrazuje větší býložravce, protože je nechutný, a drobnému hmyzu může doslova zalepit ústní ústrojí. Mléko klejichy je pro většinu zvířat velmi toxické, způsobuje srdeční kolaps. Pro housenky motýla monarchy stěhovavého jsou to nicméně živné rostliny. Jedovatou složku latexu sice nedokážou rozložit, ale jsou schopny ji izolovat a uložit v nezměněné podobě ve svém těle. Mohou ji pak využít k obraně nejen jako housenky, ale i jako dospělci, protože v jejich těle zůstává i po proměně (metamorfóze). ►Něco navíc: Zběhovce a motýli (s. 108) S jedem si poradím Někteří živočichové se naučili, jak se s jedovatými látkami v rostlinách vypořádat. Zajímavé chování bylo pozorováno u jihoamerických papoušků rodu ara. Při sběru potravy se nevyhýbají ani jedovatým rostlinám. Poté, co se nakrmí, zkonzumují také jíl. Jílovité částice na sebe v jejich zažívacím ústrojí navážou jedovaté látky a tím účinky jedů potlačí. Funguje to podobně jako u člověka, který si v případě zažívacích problémů vezme tabletu živočišného uhlí. 19 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Nežer mě, nebudu ti chutnat! Někdy rostliny neobsahují látky vysloveně jedovaté, ale spíše nechutné nebo zapáchající. Jsou to například sirné sloučeniny v brukvovitých rostlinách, třeba v hořčici nebo v řeřiše, které chutnají štiplavě až pálivě. Vznikají při štěpení glykosidů a jsou jedovaté až ve velkém množství, často ale býložravcům nechutnají. (I když některým naopak ano – třeba housenkám běláska zelného nebo i lidem.) Býložravci obvykle nemají rádi ani oblíbenou balkonovou rostlinu muškát (pelargonie), která vylučuje páchnoucí terpeny (viz též str. 9). Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Aksamitník (afrikán), chryzantéma nebo kopretina obsahují páchnoucí látku pyrethrin působící na hmyz a také na půdní hlístice háďátka odpudivě (repelentně). Jestliže se na zahradě potřebujete zbavit háďátek, vysaďte zároveň na záhon afrikány. Z pyrethrinu a podobných látek se vyrábí řada prostředků na hubení hmyzu. Pokud v prstech rozemnete pelyněk (například u nás velmi častý pelyněk černobýl), ucítíte výrazné kořenité aroma způsobené směsí látek, hlavně terpeny. Dokonce i chutné ovoce, jako je ananas nebo papája, obsahuje v nezralém stavu enzymy, které mají odradit býložravce. Způsobují pálení v ústech – třeba si to někdy zkusíte na vlastní jazyk 😊. Bílkoviny se při vyšší teplotě rozkládají, proto vám kompot většinou tuto nepříjemnost nezpůsobí. Obr. 15: Vlevo ananas, vpravo plody papáje Nedotýkat se! Některé rostliny obsahují látky, které poškozují pokožku až po ozáření slunečním světlem (jsou fotosenzibilující). Příkladem je třezalka tečkovaná, ale známější je invazní rostlina bolševník velkolepý, který může způsobit puchýře a těžké poleptání 20 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text kůže řady živočichů včetně člověka. Ovce a krávy bolševník mohou konzumovat, protože přes srst se účinky popálení neprojeví, ale může dojít k poškození očí a sliznic. Rostlin s podobnými účinky je mnoho (například fíkovník nebo třemdava). Obr. 16: Vlevo bolševník velkolepý, vpravo puchýře způsobené kontaktem s bolševníkem velkolepým a následným vystavením slunci Obr. 17: Vlevo třemdava bílá, vpravo puchýře způsobené kontaktem s třemdavou a následným vystavením slunci 21 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text 4. JAK SE BRÁNÍ ŽIVOČICHOVÉ V této kapitole si uděláme malou procházku živočišnou říší. Seznámíte se s různými typy obrany vybraných skupin živočichů, od žahavců po savce. 4.1. ŽAHAVCI Žahavci jsou pojmenováni podle žahavých buněk, které mají na chapadlech. Toto důmyslné zařízení, které připomíná harpunu pro podvodní lov, je vybaveno vystřelovacím trnem a dlouhým vláknem napojeným na jedovou žlázu. Při kontaktu se spustí celý mechanismus, který velkou rychlostí vystřelí, dojde k zabodnutí trnu a vypuštění jedu. Žahavé buňky slouží především k lovu drobné kořisti, kterou jed velmi rychle omráčí, případně usmrtí. Obr. 18: Takto funguje žahavá buňka. Krásné, ale smrtící Vzhledem k rychlé reakci žahavých buněk a přítomnosti jedu využívají žahavci tento systém i k obraně proti větším predátorům, jako jsou ryby. Malé množství jedu pochopitelně nestačí k jejich usmrcení, ale je dostatečné k tomu, aby predátora odradilo podobně jako elektrický ohradník. To může potvrdit každý, kdo v moři potkal medúzy a požahal se o jejich chapadla. Tento způsob obrany je rozšířený a velmi účinný právě u volně plovoucích žahavců. Není náhoda, že jedněmi z nejjedovatějších zástupců mořské fauny jsou právě medúzy, čtyřhranky a trubýši (například měchýřovka portugalská). Obr. 19: Vlevo – čtyřhranka irukandži měří 1 cm. Vpravo – měchýřovka portugalská 22 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text...a jsem pryč! Drobní přisedle žijící žahavci mají i jiný typ obrany než jen žahavé buňky. Snaží se ochránit si především jemná chapadla důležitá pro získávání potravy. Nezmaři, například nezmar hnědý, jsou u nás na vodních rostlinách poměrně hojní. Ale málokdo z vás asi viděl nezmara živého. Proč je tomu tak? Kromě jeho malé velikosti i proto, že jakmile se k nezmarovi cokoli většího přiblíží, hned se stáhne do malé kuličky a zcela splyne s prostředím. Podobně se chová i převážná většina mořských korálnatců. Z pevné vápencové schránky jim do prostředí vyčnívají drobná chapadla, která však živočich při vyrušení rychle zatáhne dovnitř. Ve dvou se to lépe brání Mnozí z vás byli u Středozemního moře, a pokud vás nezajímalo jen koupání, tak jste si mohli všimnout zajímavých žahavců – mořských sasanek. Mají často velmi barevná chapadla a k podkladu jsou přichyceny nožním terčem. Při doteku většina sasanek prudce zatáhne chapadla a smrští tělo. Některé sasanky při své obraně jako by vsadily na zásadu „v jednotě je síla“ a navázaly obranné spojenectví s jinými živočichy. Patrně nejznámějším příkladem je soužití sasanky (například sasanky velkolepé) a ryby klauna očkatého. Zatímco sasanka žahavými chapadly chrání klauna před predátory, klaun odstraňuje z prostoru mezi chapadly parazity a odhání jiné ryby (například klipky), které by jinak sasance měkká chapadla okusovaly. Obr. 20: Sasanka s dvěma klauny očkatými 4.2. KROUŽKOVCI Pokud se půjdete při pobytu u moře projít do přístavu, všimněte si podivných rourek, ze kterých občas vylézají jakési vějířky a které jsou přichycené pod vodou na 23 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text stěnách, na dně nebo i na dlouho ponořených lanech. Jsou to rournatci, kteří, i když na to nevypadají, patří ke kroužkovcům stejně jako žížala. V klidu vysunují z rourky spirálovitě zatočená tykadla s jemnými výstupky, kterými chytají potravu. Pokud byste se jich však chtěli dotknout, brání se stejně jako sasanka – ihned je zatáhnou dovnitř. (https://www.youtube.com/watch?v=C4D_JPqsp-k) Táhli, táhli, ale žížalu nevytáhli Představovat vám žížalu určitě není třeba. Žije sice pod zemí, ale v noci vylézá na povrch, kam odkládá hromádky pohlcené zeminy smíšené s trusem. Po deštích, kdy má zaplavené chodbičky, vylézá na povrch i ve dne a stává se tak snadnou kořistí například kosů nebo drozdů. Pokud ale kos zahlédne žížalu, jak zalézá do země, a chce ji vytáhnout, nemá to snadné. Proč? Zkuste někdy vzít do ruky žížalu a přejet po ní prsty směrem od hlavového konce těla. Zjistíte, že je hladká. Ale zkuste to obráceně – od konce těla k „hlavě“! Ucítíte, že povrch je drsný. Proč tomu tak je? Žížala má na povrchu těla štětinky, které jsou skloněné směrem dozadu. Tyto štětinky pomáhají žížale při pohybu vpřed, aby „neprokluzovala“ – fungují podobně jako vzorek na pneumatice nebo šupinky na skluznicích běžek. Když kos chytne žížalu za konec těla, vzepře se žížala v chodbičce štětinkami tak, že je těžké ji vytáhnout. Je to její způsob obrany. 4.3. MĚKKÝŠI Co je typické pro živočicha, který patří mezi měkkýše? Podle názvu vás ihned napadne, že má měkké tělo, které ho před predátory neochrání. Není tedy divu, že si měkkýši vytvářejí schránku, která má měkké tělo chránit. U některých skupin však došlo během evoluce k přeměně schránky, či dokonce k její výrazné redukci, ale k tomu se dostaneme později. Nejprve se pojďme podívat na typickou schránku měkkýšů, její stavbu a podobu. Můj dům, můj hrad Na hřbetní straně je tělo měkkýšů kryto pokožkovou vrstvou, která se nazývá plášť. Díky činnosti žlázek v plášti může vznikat třívrstvá schránka. Vnější vrstva je převážně z organických látek, pod ní je vrstva z uhličitanu vápenatého a vnitřní vrstva je perleťová, tvořená také z uhličitanu vápenatého, ale spojeného s organickými 24 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text látkami. Perleťová vrstva je z našich měkkýšů zvláště silně vyvinuta jen u velevrubů a perlorodky říční, kdežto u škeblí je jen tenká. Častěji se s ní setkáme u mořských plžů, například u ušně, nebo mlžů, například u perlotvorek. Vrstevnatá struktura schránky a kombinace materiálů dodává schránce tvrdost a odolnost vůči mechanickému poškození. Skákající mlž Schránkou mlžů je lastura, která má dvě části (misky) spojené na hřbetní straně pružným vazem. Ten misky rozevírá, aby vznikla štěrbina, kterou dovnitř proudí voda potřebná pro dýchání pomocí žaber a získávání potravy. Pokud najdete sice ještě spojené, ale prázdné misky lastury, budou rozevřené. Za života mlže jsou však obě části lastury sevřené, protože je k sobě drží svaly, a to velmi pevně. Je to mimo jiné způsob obrany, aby se k měkkému tělu mlže nedostal predátor. Někteří mlži ale dovedou využít prudké stahy těchto svalů ke skákání. Teď si určitě říkáte: “Mlži skáčou? To snad ne!“ A přece je skok překvapivý manévr u hřebenatek, pokud chtějí uniknout predátorům, např. pomalu lezoucím hvězdicím. Hřebenatky používají v nebezpečí takzvaný reaktivní pohyb. Prudce sklapnou obě poloviny lastury, tím naženou vodu do zvláštních odtokových kanálků a tlak je odmrští opačným směrem. Pro lepší představu doporučujeme shlédnout videa uvedená v následujících odkazech https://www.youtube.com/watch?v=jDjVj5mKY00, https://www.youtube.com/watch?v=5vRHlEep9iU. Naši sladkovodní mlži tuto schopnost nemají, lezou velmi pomalu pomocí svalnaté nohy, kterou se přitahují (https://www.facebook.com/watch/?v=764615828248069). Obr. 21: Pohyb hřebenatky Domeček, někdy i s dveřmi V porovnání s mlži jsou plži závodní běžci. Zatímco jejich vnitřní orgány jsou ukryté ve schránce, jsou schopni z ní vystrčit mohutnou svalnatou nohu, díky které se 25 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text pohybují a kde je i hlavová část těla. Schránka plžů se nazývá ulita, je z „jednoho kusu“ a je většinou spirálovitě vinutá. V případě ohrožení je plž schopen do ní zatáhnout celou nohu i s hlavou („schovat se do domečku“). Specializovaní predátoři (například někteří střevlíci nebo potápníci) jsou však schopni proniknout do ulity otevřeným otvorem pro nohu a plže sežrat. Někteří plži jsou ale schopni tuto skulinu v obraně vyřešit. Například náš vodní plž bahenka živorodá je schopen ulitu uzavřít ještě víčkem, které je k tělu přirostlé a po zatažení těla plže do ulity pevně zavře její ústí („schová se do domečku a zavře za sebou dveře“). Trvalé víčko mají i někteří mořští plži, například vám možná známá ostranka jaderská. Obr. 22: Bahenka s víčkem S podobnou obranou se setkáme také u plžů s kuželovitou ulitou, především u mořských přílipek. Pokud zaznamenají nebezpečí, velmi rychle se přitisknou k podkladu a mezi nohou a podkladem vytvoří podtlak. Je pak takřka nemožné je od podkladu odtrhnout. Dravý plž Ne všichni plži se spoléhají jen na pasivní schovávání se v domečku. Mořští plži z čeledi homolic jsou draví. Kořist loví pomocí upravené raduly (jazyka), přeměněné do podoby trnu, dlouhého vlákna a jedového váčku. Při lovu je trn „vystřelen“ z úst homolice, zabodne se do těla kořisti a jed ji ochromí. Pomocí vlákna je pak kořist vtažena do úst. (https://www.youtube.com/watch?v=V0zzti4Ubas) V případě ohrožení větším predátorem je homolice schopna toto ústrojí použít i na obranu a odradit, případně i zabít predátora (jsou známy případy úmrtí člověka). To vám zní povědomě, že? Správně, už jsme se s tímto přístupem setkali! Ústrojí homolic svým uspořádáním a fungováním připomíná zvětšený model žahavých buněk u žahavců. Každá zbraň je dobrá, i ta cizí Homolice ale nejsou jediní plži, kteří se při obraně spoléhají na jed. V moři můžete potkat dravé, pestře zbarvené nahožábré plže. Nemají schránku, a tak se musí bránit jinak. A dělají to velmi chytře – přejímají obranu od své kořisti. Druhy, které se 26 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text živí mořskými houbami (houbovci), přebírají jejich jed a ukládají ho do svého těla, případně tento jed ještě upraví, aby byl účinnější. Druhy, které se živí žahavci, zase nestráví žahavé buňky, ale přesunou je do výrůstků na povrchu svého těla. (https://www.youtube.com/watch?v=KLVfWKxtfow) Skutečnost, že jsou jedovatí, pak dávají všem najevo pestrými barvami. Tento jev se označuje jako výstražné zbarvení a všichni jej znáte například u vos nebo sršní. Sliz místo schránky Mořští nahožábří plži nejsou jedinou skupinu, u které došlo k redukci ulity. Z naší přírody znáte slimáky a plzáky. U těchto „naháčů“ zbyla z ulity jen hřbetní destička pod pláštěm. Tyto skupiny plžů vyměnily ochrannou funkci ulity za větší pohyblivost, schopnost schovat se do štěrbin a především za možnost rozšířit se do oblastí, kde je na stavbu ulity nedostatek vápníku (což je mimo jiné většina území ČR). Při obraně spoléhají především na tvorbu slizu, který je lepivý, případně nechutný. Schránka? Pryč s ní! Nejznámější skupinou měkkýšů s redukovanou schránkou jsou bezesporu hlavonožci. V historii se vyskytovala celá řada hlavonožců se schránkou, ať již přímou (belemniti) nebo vinutou (amoniti). Ti však vyhynuli v druhohorách, na konci křídy. Do současnosti se zachoval jediný rod hlavonožců, který si tvoří pevnou vnější schránku – loděnky. Loděnka hlubinná má vinutou přehrádkovanou schránku. V ní se nachází 33–36 komůrek, přičemž živočich žije v největší z nich. Ostatní jsou vyplněny plynem, který loděnku nadnáší. Obr. 23: Vlevo – loděnka hlubinná, vpravo – řez schránkou loděnky U dnešních hlavonožců můžeme nalézt pouze pozůstatky schránky, například u sépií zůstala po schránce jen pórovitá vápenatá destička uvnitř těla na hřbetní straně, známá jako sépiová kost. Prodává se ve zverimexech jako zdroj vápníku třeba pro papoušky nebo doma chované kraby. U dalších skupin hlavonožců redukce 27 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text schránky pokračovala dále. Chobotnicím zůstal jen pár tyček uvnitř těla, případně schránka vymizela úplně. Úplné vymizení schránky je typické pro chobotnice, které žijí u dna. Měkké tělo jim pak umožňuje se před predátory schovat do nejrůznějších úkrytů ve skalách, často i velmi úzkých. (https://www.youtube.com/watch?v=E3N0i_KM8cI) Barvoměna u hlavonožců Schopnost schovat se před predátory a uniknout tak jejich pozornosti vylepšily chobotnice a sépie o schopnost barvoměny. Slovo barvoměna jste určitě již slyšeli a možná i znáte některé živočichy, kteří to dokážou. Hlavonožci mezi nimi patří k přeborníkům. V jejich kůži jsou buňky, zvané chromatofory, které obsahují různá barviva, a případně další buňky, které jsou schopné odrážet světlo. Stahováním a roztahováním těchto buněk vznikají různé odstíny zbarvení. Hlavonožec tak může reagovat třeba na změnu dna (písek, skála) nebo na podráždění a maskovat se tak před případnými predátory. Změna tvaru chromatoforů je ovládána nervovou soustavou a díky tomu může být velmi rychlá. Obzvláště některé chobotnice dovedou změnit barvu během zlomku vteřiny, případně napodobit i vzor a texturu dna. (https://www.youtube.com/watch?v=q8xJ13pAZNw) Pokud by se vám při pobytu u moře poštěstilo zahlédnout v mělké vodě třeba pomalu se pohybující sépii, můžete pozorovat, jak je její tělo při pohybu nad pískem světle zbarvené a když začne plavat nad skalnaté dno, její tělo postupně tmavne. Stíhači, na start! Kromě schovávání se a barvoměny se u sépií a chobotnic vyvinula zcela jiná obranná strategie než u ostatních měkkýšů, založená na rychlém pohybu. Z části těla měkkýšů nazývané noha se u hlavonožců vyvinula ramena s přísavkami, která umožňují hlavonožcům poměrně rychlé plavání vpřed. U sépií k tomu napomáhá ještě ploutevní lem kolem těla. Kromě toho u hlavonožců vznikla ze zbylé části původní nohy svalnatá nálevka, do které mohou nasávat vodu. Při ohrožení se svaly nálevky sevřou a z otvoru prudce vystříkne voda. Hlavonožec se tak skokem posune 28 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text směrem vzad a tento reaktivní únikový pohyb může rychle opakovat. V nadsázce tak lze říct, že hlavonožci si pro útěk pořídili tryskový motor. Obr. 24: Princip reaktivního pohybu sépie. Mizíme v oblaku dýmu Chobotnice a sépie se při přiblížení predátora nesnaží jen utéct, ale navíc predátora i matou. Používají k tomu váček s barvivem (inkoustem, takřka čisté barvivo melanin). Při úniku uvolní tento inkoust smíchaný s malým množstvím slizu do svalnaté nálevky, proud vody z nálevky vynese inkoust do vody a vytvoří oblak tmavé vody („kouřová clona“). Díky slizu se inkoust příliš nerozptýlí a vzniklý oblak se tak rozpouští jen pomalu. Predátor tak ztratí hlavonožce z dohledu a ten může uniknout. Sliz navíc obsahuje látky, které mohou zmást i ostatní smysly predátora (čich, chuť). (https://www.youtube.com/watch?v=-UmAWzLphOQ ) ►Něco navíc: Chyť si návnadu! (s. 109) 4.4. ČLENOVCI Kostra jako brnění Členovci, například klepítkatci, korýši nebo hmyz, mají vnější kostru. Je to pevný obal na povrchu těla, na který se zevnitř upínají svaly a jenž je zároveň významným prvkem mechanické obrany živočicha. Pokožka členovců totiž vylučuje silnou vrstvu zvanou kutikula, která je složená převážně z chitinu. Chitin má podobu vláken, která se mohou dále spojovat do síťovité struktury. Je pevný, pružný a odolný. Pevná a pružná je díky tomu i kutikula, například u housenek motýlů. Na chitin mohou být navázány další látky, které kutikulu dále zpevní, většinou ale za cenu ztráty pružnosti. Mohou to být bílkoviny (viz krovky brouků) nebo uhličitan vápenatý (viz krunýř krabů). Aby se členovci vůbec mohli hýbat, není kutikula celistvá. V místech, kde se musí ohýbat končetiny nebo například články zadečku, je přerušená pružnou blankou. 29 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Obr. 25: Složení kutikuly ►Něco navíc: Jak vyměnit kabát (s. 109) Korýši Jaký živočich se vám vybaví, když se řekne korýš? Nejspíš rak nebo krab. Tyto velké druhy korýšů mají vnější kostru ještě silně zpevněnou uhličitanem vápenatým, takže vytváří pevný krunýř, který je pro ně dobrou ochranou. Většinou mají vyvinutá také velká klepeta, která jim slouží jak k získání potravy, tak k obraně. Tyto mohutné a těžké struktury si mohou dovolit díky tomu, že žijí většinou ve vodě, která je nadnáší. Obr. 26: Krabi používají zvětšené klepeto k obraně i k dorozumívání. Prázdná ulita? Beru! U poustevníčků se vyvinula strategie, jak ušetřit energii a materiál na stavbu podobného brnění. Poustevníček (například poustevníček severský) využívá k ochraně svého měkkého zadečku prázdnou ulitu plže, kterou obsadí. Při ohrožení se do ulity dokonce celý zatáhne a uzavře ji zvětšeným levým klepetem. Když poustevníček vyroste a ulita je mu už malá, najde si novou, větší, a přeleze si do ní. (https://www.youtube.com/watch?v=NI4vVXnL64c) 30 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Ve dvou se to lépe brání – podruhé Podobně jako klaun očkatý i poustevníčci využívají pro svou ochranu spolupráci se sasankami, například sasankou plášťovou. Sasanku uchopí klepety a posadí si ji na ulitu. Sasanka se tam přichytí a svými žahavými chapadly poustevníčka chrání před predátory. Sasanka se zase při pohybu poustevníčka dostává k novým zdrojům potravy. Tato symbióza je oboustranně natolik výhodná, že při stěhování si dokonce poustevníček sasanku přesadí na novou ulitu. (https://www.youtube.com/watch?v=dYFALyP2e7U) Řasy jako maskování Ne všichni krabi se však mohou při obraně spolehnout na velká klepeta. Například krab pavoučí má klepeta malá. Můžete ho najít během dovolené u moře mezi kameny nebo na ponořených přístavních zdech a molech pokrytých řasami. Musíte se ale dobře dívat a čekat, až se pohne. Maskuje se totiž řasami, mezi kterými žije – umísťuje si je na krunýř a řasy se mu tam přichytí. Dokonale tak splyne s prostředím. Couvám, jen když prchám! Naši raci se při obraně kromě krunýře také spoléhají na různé úkryty. Obzvlášť přes den jsou zalezlí pod kameny či v norách mezi kořeny a ven se odváží až po setmění. V pohádkách a rčeních se můžete dozvědět, že raci couvají, lezou pozpátku. Tuto vžitou představu si raději vysvětlíme. Které části těla má rak na hlavě? Jsou tu tykadla – hmatový orgán, dále oči na stopkách a ústní ústrojí. Je tedy logické, že rak normálně kráčí směrem vpřed, aby mohl pomocí smyslových orgánů nalézt potravu. Co ale udělá, když je v nebezpečí? Zadeček, na jehož konci má rozšířenou ploutvičku, začne prudce ohýbat pod tělo, čímž rychle odplave směrem dozadu a má šanci utéct útočníkovi. (https://www.youtube.com/watch?v=rwgQXfbC-60) Hop, skok, a jsem pryč! Podobná útěková reakce jakou jsme si popsali u raka, se objevuje také u podstatně menších korýšů, a to u planktonních buchanek. Sice jsou dlouhé jen několik milimetrů, ale měřit by se s nimi nemohli ani plavci na olympiádě. Když buchanka zaznamená, že se k ní blíží predátor, je schopna ve zlomku sekundy odskočit pomocí rozvětvené vidličky na konci těla i několik centimetrů daleko. Kdybychom její výkon 31 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text převedli na rozměry člověka, přeplaval by jedním rázem celý bazén rychlostí asi 200 km/h! (https://www.youtube.com/watch?v=V0T5bdFf4kc) Nahoru a dolů, hlavně ať jsem v bezpečí! Rychlý útěk není ale jediný způsob, jak se bránit před predátory. Drobní vodní korýši se jim doslova vyhýbají. Během dne se zdržují v hloubce, kde je tma, a dravci, především ryby, je nevidí, a tak je nemůžou ulovit. Teprve v noci vyplouvají k hladině, aby se „napásli“ mikroskopických, volně se vznášejících řas. Se svítáním zase plavou do hlubin. Perloočky během této denní vertikální migrace urazí až desítky metrů, mořské druhy vznášivek dokonce stovky metrů. Vzhledem k jejich velikosti je to podobné, jako byste každý den chodili 15–20 km do školy a zpátky! Přechod členovců na souš Mohutný krunýř, který známe u krabů, je pro pohyb po souši příliš těžký. U členovců, kteří opustili vodu a vydali se na souš, ho proto nenajdeme. Mají jen kutikulu zpevněnou chitinem, případně dalšími látkami. Vyvinula se však u nich celá řada dalších způsobů, jak se bránit proti predátorům. Klepítkatci Poslední možnost obrany – jed Štíři mají na konci zúžené části zadečku jedový bodec. Po jeho stranách pod špičkou vyúsťuje párová jedová žláza. Jed používají, pokud nejsou schopni kořist usmrtit klepety na konci makadel, nebo v případě sebeobrany. Použití jedu je ale až poslední zoufalý pokus. Štíři se nejprve snaží predátora odradit, zastrašit. Široce roztáhnou klepeta do stran, aby vypadali větší. Zároveň výhružně vztyčí bodec nad tělo, takže jeho špička směřuje k útočníkovi. Obr. 27: Výstražný postoj štíra Nohu, nebo život! Sekáči nemají jed ani žádné bodce, a tak spoléhají při obraně nejprve na nenápadnost. Většinou jsou zbarvení v odstínech šedé či hnědé, aby splynuli 32 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text s prostředím, které obývají. V případě ohrožení znehybní, aby unikli pozornosti útočníka. Když ani to nestačí, odlákají jej pomocí návnady – vlastní končetiny. Tu činností svalů odtrhnou od těla (autotomie), ale končetina se dál svírá a rozevírá, jako by sekala – odtud jméno „sekáči“. Odtržená končetina svými pohyby přiláká pozornost útočníka a sekáč může odejít. Za záchranu života ale draze zaplatí, ztracené končetiny totiž sekáčům nedorůstají. Ztratí tak něco ze své pohyblivosti, ale je to pořád lepší než ztratit život. Jed? Máme! Téměř všichni pavouci mají jedové žlázy, které se nacházejí v mohutném prvním článku klepítek (chelicer) a přední části hlavohrudi. Krátkým kanálkem ústí těsně pod hrotem drápku klepítka. Při lovu pavouk zabodne tyto drápky do kořisti a napustí do ní jed, který kořist znehybní. Rychle působící jed mají například běžníci, kteří loví žahadlové blanokřídlé (včely, vosy apod.). Klepítka a jed ale používají pavouci i při obraně. Někteří jsou schopni „kousnout“ a odradit i tak velkého „útočníka“, jako je člověk. Z našich pavouků jsou to například velcí křižáci a pokoutníci, ale především stepníci a zápřednice. U nich už nemusí být působení jedu pouze místní (bolestivý otok), ale může postihnout celé tělo (bušení srdce, horečka, třas). Na svou jedovatost upozorňují nápadným zbarvením (výstražné neboli aposematické zbarvení), kterým už dopředu predátora odrazují. Křižák pruhovaný je zbarvený žluto-černě, samci stepníka rudého černo-červeně. Zápřednice jedovatá má zase oranžovo-černá klepítka. Obr. 28: Samec stepníka rudého Vidíš mě? Výstražně zbarvení pavouci jsou minimálně u nás spíše výjimkou. Většina se jich snaží splynout s prostředím, má krycí (kryptické) zbarvení. Druhy, které běžně žijí na kůře stromů (například křižák podkorní), bývají zbarveny do hněda, a také struktura jejich zbarvení odpovídá nepravidelným skvrnám kůry. Kryptické zbarvení však neznamená totéž, co nenápadné, mdlé. V závislosti na prostředí, kde žijí, mohou mít 33 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text pavouci zbarvení pestré, často v nápadných barvách. Slíďák písečný má na těle množství drobných světlých a tmavých skvrn. Dokonale tak splývá se zrnky písku, když se pohybuje po povrchu písčin. A již zmínění běžníci? Ti jsou často svítivě bílí, zelení nebo žlutí. Perfektně se tak maskují na povrchu rostlin, a především na květech, kde číhají na kořist. Obr. 29: Běžník kopretinový s kořistí ►Něco navíc: Nejsem, co se zdám (s. 109) Bungee-jumping, jupí! Pokud skrývání se a odrazování nestačí, a predátor si pavouka vyhlédne jako kořist, nastupují další způsoby obrany. Jedním z nich je například chvilkový stav strnulosti. Pavouk je pak těžko rozeznatelný od povrchu země a predátor ho snadno přehlédne. Tuto obranu používají i pavouci, kteří pobíhají po sítích nebo po vegetaci. Rychle se pustí podkladu a spadnou na zem, kde zůstanou strnule ležet. Aby si pádem neublížili, a také aby se po odeznění nebezpečí mohli vrátit, táhnou za sebou při pádu pavučinové vlákno. A pak že bungee-jumping vymysleli lidé! Třesu se strachy! V lidských obydlích, třeba na stěně chodby domu, můžete někdy vidět pavouka s dlouhýma tenkýma nohama, který trochu připomíná sekáče. Je to třesavka velká, případně třesavka sekáčovitá. Když se k ní přiblížíte nebo se zkusíte jí jemně dotknout, hned pochopíte, proč se jmenuje třesavka. Rozkmitá se na pavučinovém vlákně tak rychle, že ji predátor vidí rozostřeně, má problém ji zaměřit, a tak ji nemůže ulovit. Podobně se brání i křižák pruhovaný. (https://www.youtube.com/watch?v=BCwRODze6-Y) Lepší než Usain Bolt Nejčastější obranou našich pavouků je útěk. O tom se můžete snadno přesvědčit, když najdete síť, ve které sedí křižák. Jakmile se bude vámi cítit ohrožen, bleskově přeběhne pavučinu a zmizí ve škvíře na jejím okraji. Podobně i další pavouci, jako 34 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text jsou pokoutníci, skálovky a stepníci, utečou a schovají se do nory nebo tunelu z pavučiny Velcí slíďáci a pokoutníci jsou obdivuhodně rychlí – při útěku jsou schopni běžet rychlostí až 50 cm/s. Pokud bychom to opět převedli na rozměry člověka, dostaneme se na rychlost přes 70 km/h, dvakrát víc než nejlepší sprinteři. Celá řada pavouků je schopna i skákat. Přeborníky v tom jsou skákavky, odtud také jejich pojmenování. Skok používají jak při lovu, tak při útěku. Během zlomku sekundy skočí až 40 cm, přibližně 25násobek délky jejich těla. To je stejné, jako kdybyste přeskočili fotbalové hřiště na šířku! (https://www.youtube.com/watch?v=reBnd0hpGxg) ►Něco navíc: Chlupy jsou všude (s. 109) Stonožkovci Stonožkovci jsou skupina členovců, kteří mají protáhlé, převážně stejnoměrně článkované tělo s velkým počtem končetin. Kromě několika nepočetných skupin mezi ně patří především stonožky a mnohonožky. Ačkoli žijí v podobném prostředí (půdní hrabanka, úkryty pod kameny a dřevem) a také mohou na první pohled vypadat podobně, v mnohém se liší. Můžeme si na nich dobře ukázat princip nazývaný trade-off, tedy něco jako „směna“, případně „něco za něco“. Jedno přizpůsobení, případně strategie organismu ovlivňuje i další jeho rysy a zároveň vylučuje jiné přizpůsobení či strategii. Nelze mít vše naráz, vždy je potřeba si „vybrat“. Pozor, stonožka! Stonožky mají dlouhé končetiny umístěné po stranách těla. Spolu s vlnivým pohybem těla jim umožňují velmi rychlý pohyb. Stonožky na něj spoléhají jak při lovu kořisti (jsou dravé), tak při obraně, kdy se snaží před predátory utéct. Končetiny prvního článku těla za hlavou (kusadlové nožky) mají přeměněné do podoby klíštěk. Na jejich konci je ostrý drápek s vývodem jedových žláz. Jed používají k omráčení či usmrcení kořisti, ale mohou ho použít i při obraně. Naše stonožka škvorová nedokáže proniknout lidskou kůží, ale pokud pojedete třeba do Chorvatska, můžete 35 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text pod kameny nalézt podstatně větší stonohu páskovanou, která vás může bolestivě „kousnout“. Obr. 30: Detail hlavy stonohy páskované s kusadlovými nožkami. Jeden za osmnáct, druhý bez dvou za dvacet Naproti tomu mnohonožky mají končetiny krátké, které směřují dolů pod tělo. Dovolují proto mnohonožkám jen pomalý pohyb. A z toho plyne celá řada dalších rysů jejich biologie. Tak například mnohonožky se živí převážně detritem – odumřelou hmotou rostlinného i živočišného původu. Pochopitelně, protože žádnou kořist by nedokázaly dohnat a ulovit. Stejně tak se nemohou při obraně spolehnout na útěk, musí se tedy bránit jinak. Zaprvé mají silnou kutikulu, často i vyztuženou vápenitými sloučeninami. Dalším způsobem jejich obrany je stočení se do spirály (například mnohonožka lesní), případně do kuličky (například svinule vroubená). Chrání si tak končetiny a další citlivé části těla. Také se snaží predátora odradit – z pórů na těle vylučují tekutinu, která obsahuje řadu dráždivých až jedovatých látek. V některých případech i vysoce jedovatý kyanovodík! Obr. 31: Mnohonožky se stáčejí do kuličky nebo do spirály. Hmyz Hmyz je patrně nejrozmanitější skupina bezobratlých. Množství barev, tvarů a různých způsobů života se odráží i na široké paletě obranných mechanismů. Proto si uvedeme jen některé z nich spolu s příklady. V závěru zmíníme i chvostoskoky, skupinu blízce příbuznou hmyzu. 36 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Říkejte mi „Kamufláž“ Každá obrana něco stojí (čas, energii, zdroje) a organismy se pochopitelně snaží s tím vším šetřit. Z toho také vychází strategie jejich obrany. Nejméně náročnou metodou je zajistit, aby si mě predátor vůbec nevšiml. K tomu slouží například různé metody krypse – splynutí s okolím. Celá řada zástupců hmyzu má stejnou barvu jako prostředí, ve kterém se vyskytují. Luční druhy kobylek, sarančí, křísů a ploštic jsou zbarveny v různých odstínech zelené až hnědé, takže je na rostlinách jen těžko uvidíte, obzvlášť pokud se nehýbají. Noční můry, které přes den sedí na kůře stromů, jsou zbarveny hnědě až šedě, často s různými nepravidelnými skvrnami, které připomínají vojenské maskování. Na první a často ani na druhý či třetí pohled si jich vůbec nevšimnete. U vodních zástupců (například potápníka vroubeného, znakoplavky obecné, bodule obecné a dalších) zaujme nápadný kontrast mezi svrchní a spodní částí těla. Svrchní část těla je tmavá, aby při pohledu shora splynula s tmavým pozadím dna. Spodní strana těla je naopak světlá, aby při pohledu zespodu, ode dna, splynula se světlým pozadím oblohy. Mnohé druhy hmyzu napodobují své okolí nejen zbarvením, ale také tvarem těla. Housenky některých druhů píďalek vypadají jako suchá větvička nebo ptačí trus a při ohrožení se nehýbají. Zcela dokonalou imitaci kousku větvičky včetně dřeva a lýka, které jsou viditelné v místě ulomení, předvádí dospělec motýla vztyčnořitky lipové. Podobnou obranu používají i lupenitky z řádu strašilek, které napodobují listy, a dokonce se kývají jako by ve větru, nebo známější pakobylky, které jsou k nerozeznání od větviček. Obr. 32: Najdete dvě lupenitky? Dělat mrtvého brouka Celá řada predátorů se při lovu orientuje pomocí zraku a zvlášť dobře vnímá jakýkoliv pohyb. Nehybnost je tedy dobrý způsob, jak uniknout pozornosti predátora. Kromě 37 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text výše zmíněných příkladů například mandelinkovití brouci stáhnou nožičky k tělu, pustí se rostlin a spadnou na tmavou půdu, kde nehybně leží a splynou tak s prostředím. Bázlivec olšový podle tohoto padání z listů dostal i své jméno. V jednotě je síla Další možností, jak přelstít zrakem se orientujícího predátora, je naopak moc pohybu najednou, tedy shluknutí se do hejna či roje. Pro predátora je pak těžké zaměřit se na konkrétního jedince a ulovit ho. Na to vsází třeba jepice. Dospělec žije krátce, někdy jen několik hodin, a za tu dobu toho musí mnoho stihnout. V jarních dnech se proto jepice líhnou a vyletují z vody ve velkých hejnech. I díky tomu velké množství jepic přežije a stihne se rozmnožit, přestože se je snaží ulovit mnoho ptáků nebo šídel. Ochrana před predátory je také jedním z důvodů, proč se ve velkých hejnech pohybují komáři, pakomáři, muchničky a při zásnubních letech také mravenci. https://www.youtube.com/watch?v=1r1wxLKhE2o V noci jsou všechny můry černé Mnoho druhů hmyzu (cvrčci, cikády, někteří střevlíci, noční můry) predátorům uniká také nočním způsobem života. Vcelku pochopitelně – v noci je tma a predátoři je nevidí. Samozřejmě ani noční život není bez nebezpečí. V noci například loví netopýři, kteří se orientují sluchem nebo echolokací (vnímají odražené zvukové vlny). I proti tomu je ale možné se bránit. Noční můry také vnímají zvukové vlny. Když zaznamenají netopýrem vyslaný signál, přiloží křídla k tělu a padají k zemi. Při troše štěstí tak netopýrovi „vypadnou ze signálu“. Dolů do dolu Zalézt do štěrbin je také dobrý způsob, jak se vyhnout pozornosti většiny predátorů. I když je kvůli tomu nemáme rádi, protože často zvolí štěrbiny v lidských obydlích. Chrání se takto např. rybenky, švábi a škvoři. Cvrčci si hrabou nory, ve kterých se přes den skrývají a jejich příbuzná, krtonožka, tráví v tunelech pod zemí takřka celý život. Drž se ode mě dál! Pro případ, že si predátor kořisti všimne, snaží se ho hmyz všemožně odradit od útoku. Velmi používanou metodou, kterou jsme zmiňovali již u pavouků, je výstražné 38 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text neboli aposematické zbarvení. Hmyz tak už dopředu dává najevo, že je nechutný, případně jedovatý. Výstražné zbarvení je často v kombinacích žluto-černá (vosa obecná), případně červeno-černá (vřetenušky, ruměnice pospolná, slunéčko sedmitečné). Uplatňuje se zde Müllerovo mimikry, kdy dva a více nebezpečných druhů má podobné zbarvení (například vosy, sršně a včely; všichni čmeláci; slunéčka a některé ploštice apod.). Tím, že všichni používají stejný signál, zvyšují jeho účinnost. Poté, co predátor učinil špatnou zkušenost s jedním zástupcem, vyhýbá se už všem jedincům s podobným zbarvením. Poznámka: Slovo mimikry pochází z řečtiny, je středního rodu (tedy to mimikry) a neskloňuje se, i když to možná vypadá nezvykle. Všichni lžou! Toho ale mohou některé druhy hmyzu zneužít. Při procházce lesem nebo po louce můžete potkat zvláštní, výrazně zbarvené mouchy pestřenky, které se dovedou ve vzduchu zastavit a vznášet se na místě. Jsou neškodné, ale svým vzhledem napodobují vosy, včely nebo čmeláky. Díky tomu predátora oklamou a odradí. Tomuto jevu se říká Batesovo mimikry. Tato strategie pochopitelně může fungovat jen za předpokladu, že neškodných napodobitelů (třeba pestřenek) je v prostředí výrazně méně než nebezpečných vzorů (třeba vos). Jinak by efekt odrazení nefungoval, protože predátorovi by se vyplatilo to „risknout“. Obr. 33: Pestřenka rybízová Smrdí, smrdí, to to smrdí! Další možností, jak predátora odradit už před vlastním útokem případně hned v jeho počátku, je vydávat nepříjemný zápach. Páchnoucí tekutinu při podráždění vypouští například různé druhy ploštic (kněžice rudonohá, kněžice trávozelená) nebo 39 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text střevlíků. Podobně jako výstražné zbarvení, i zápach často zároveň upozorňuje na fakt, že daný hmyz je nechutný, případně jedovatý. Ruměnice pospolná, kterou najdete na jaře ve velkých množstvích u paty velkých listnatých stromů, hlavně lip, má pachové žlázy a pro většinu predátorů je nejedlá. Motýli vřetenušky vylučují páchnoucí tekutinu, která obsahuje prudce jedovatý kyanovodík. Podobně výměšek puchýřníků a majek obsahuje jedovatý alkaloid kantaridin. V minulosti byl dokonce zneužíván lidmi při otravách. Obr. 34: Slunéčka vylučují ostře páchnoucí, oranžovou tekutinu, jejíž požití vyvolá u predátorů (třeba drobných pěvců) otravu spojenou s dávením. Zamířit, pal! Možná znáte z pohádek brouka prskavce. V knížce „Pohádky z pařezové chaloupky Křemílka a Vochomůrky“ střílí brouk Prskavec z kanónu. Tím chtěl dětem Václav Čtvrtek přiblížit, že prskavci při podráždění vystřelují ze zadečku kapalinu za třaskavých zvuků a obláčků „dýmu“. Děj, který tomu předchází, je značně složitý. Nejprve dochází ve zvláštní zpevněné komůrce na konci zadečku brouka k mísení dvou chemických látek a následně k jejich vzájemné reakci. Tím se uvolní velké množství tepla, jež způsobí ohřátí směsi téměř na 100 °C. Část směsi se odpaří, čímž vytvoří natlakovaný plyn, který zbytek horké, páchnoucí a dráždivé směsi „vystřelí“ z komůrky směrem k útočníkovi. Kam se hrabe pepřový sprej! (https://www.youtube.com/watch?v=WKEu90Zsh4A) Kolik obran znáš, tolikrát jsi živ Některé druhy hmyzu výše popsané principy kombinují. Přástevník medvědí má první pár křídel hnědo-bíle mramorovaný. Když sedí s křídly složenými na kůře stromu, dobře s ní splývá, je maskován. Pokud jej přesto napadne predátor, roztáhne první pár křídel a odhalí nápadně výstražně zbarvená červenooranžová křídla druhého páru a zároveň vypouští z přední části hrudi čpavou tekutinu. Upozorňuje tak na svoji jedovatost. 40 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Obr. 35: Přástevník medvědí Podobně využívá náhle odkrytou hrozbu a varování i lišaj paví oko. První pár křídel má také nenápadně hnědavě zbarvený s „maskovacím vzorem“, aby splynul s pozadím. Když na něj zaútočí pták, křídla rozevře a útočník náhle uvidí na druhém páru křídel nápadně velké oční skvrny, které ho od útoku často odradí. ►Něco navíc: Moment překvapení (s. 110) Vedle! Netrefil ses! Pokud si predátor kořisti všimne, nepodaří se ho odradit na dálku a zaútočí, má hmyz v zásobě ještě celou řadu obranných možností. Jednou z nich je predátora oklamat, poskytnout mu „falešné cíle“ pro útok. Aby kořist usmrtili rychle, útočí predátoři často na hlavu, potažmo na oči kořisti. Co když ale zdánlivý předek těla není hlava nebo domnělé oči nejsou na hlavě?! Oční skvrny na křídlech motýlů mohou fungovat jako takové falešné cíle, pokud predátora neodradí samy o sobě. Často se nacházejí na zadním vnějším okraji křídel. Pokud na ně predátor (třeba pták) zaútočí, odnese si jen kousek křídla, který není příliš výživný, a napadený motýl je stále schopen odletět. Obr. 36: Jihoamerická babočka Caligo s nápadnou oční skvrnou (vlevo). Pták sice kus křídla poškodil, ale motýl zůstává naživu (vpravo). Jihoamerický křís svítilka surinamská má na hlavě velký dutý výrůstek, který tvarem i zbarvením připomíná hlavu krokodýla. Pokud na něj predátor zaútočí, svítilce to příliš neublíží a je stále schopna uniknout a přežít. Svítilka je vůbec přeborníkem v obraně, využívá totiž všechny výše zmíněné obranné strategie. První pár křídel slouží jako maskování, na druhém páru jsou výrazné oční skvrny podobně jako 41 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text u lišaje paví oko, a při přiblížení predátora vypouští páchnoucí výměšek. A k tomu ještě onen falešný cíl na hlavě. Dokonalost sama! Obr. 37: Tři obranné strategie svítilky surinamské Pozor, ostnatý drát! Další možností, jak odolat útoku predátora, je mechanická obrana. Brouci mají první pár křídel přeměněn na krovky, které jsou často mohutně zpevněné. Spolu s podobně zesílenou kutikulou hlavy, hrudi a břišní strany zadečku to vytváří dokonalé brnění kolem celého těla brouka. Křísi ostnohřbetky mají zvětšený štít na přední části hrudi, který má směrem dozadu často různě rozvětvený trnovitý výběžek. Ten může řadu predátorů odradit. Podobně mohou predátory odradit i různé trny a tuhé chlupy na těle hmyzu. Obr. 38: Housenky bourovčíka toulavého jsou pokryty dlouhými měkkými chlupy a krátkými tuhými chloupky. Při doteku se chlupy snadno odlamují a při styku s kůží nebo sliznicemi vyvolávají nepříjemné reakce. Pokud se dostanou do plic, mohou způsobit natolik silnou reakci, že dojde k udušení. Některé druhy ptáků, hlavně kukačky, to ale od pojídání těchto housenek neodradí. Běž pryč, nebo tě kousnu! Mechanická obrana při napadení může být i aktivní. Hmyz při ní často používá ústrojí, které jinak používá pro lov a zpracování potravy (kusadla, bodavě-sací ústrojí, žihadlo). Pokud chytíte do ruky například velkou kobylku, saranči, šídlo či samici roháče, pokusí se vás kousnout mohutnými kusadly. Ploštice, například 42 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text znakoplavka, bodule nebo lovčice, vás zase mohou citelně bodnout svým „sosákem“ (odborně nazývaným bodavě-sací ústní ústrojí). Včely, vosy, někteří mravenci a mnozí další blanokřídlí mají vyvinuté žihadlo (přeměněné kladélko), které kromě citelného bodnutí dopraví do útočníka také jed. Kombinují tedy mechanickou obranu s chemickou. O to je efekt odrazení účinnější. Podobně mravenci používají k obraně také kusadla. Většina mravenců má navíc v zadečku váček naplněný kyselinou mravenčí, kterou mohou vystříknout tak, že ohnou zadeček dopředu. Kombinaci kousnutí a působení kyseliny lze přirovnat k pověstnému „sypání soli do rány“. Vstup na vlastní nebezpečí Některé včely a vosy jsou samotářské, jiné patří mezi společenský hmyz, žijí v koloniích. Při pobytu mimo kolonii brání při napadení samy sebe, pokud ale je napadena celá kolonie, použijí kolektivní obranu. Možná s tím máte i své nepříjemné zkušenosti. Když si při procházce lesem chcete odpočinout a sednete si náhodou vedle nenápadného vchodu do podzemního hnízda vos, podrážděné vosy na vás rychle zaútočí a jsou schopné vás i dlouhou dobu pronásledovat a citelně vás pobodají. Své mraveniště společně brání při napadení i mravenci. Kdo nemá bunkr, musí si ho postavit V knížce o Ferdovi Mravenci od Ondřeje Sekory jsou popsány další zajímavé možnosti obrany, i když samozřejmě pohádkovým způsobem. Ferda pozoruje v potoce larvy chrostíků, které si kolem svého těla staví domečky z písku, z větviček i z prázdných malých ulit plžů. Něco podobného můžete pozorovat i vy, pokud se budete pozorně dívat na dno nějakého potoka nebo na mělký okraj rybníka. Po dně se pohybují trubičky většinou z kamínků a drobných částí rostlin a uvnitř každé je larva chrostíka. Když se přestane pohybovat, splyne se dnem tak dokonale, že ji žádný predátor neuvidí. Schránka navíc funguje jako pevné brnění, které predátor jen tak neprokousne. Obr. 39: Larva chrostíka se schránkou ►Něco navíc: Služba za oplátku (s. 110) 43 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text Rychle pryč! Obrannou reakcí téměř všech druhů hmyzu je snaha utéct – ať se jedná o běh (rychle běhají například brouci svižníci, kvapníci), o schopnost odskočit (chvostoskoci a z hmyzu například brouci dřepčíci, dále kobylky, saranče, křísi, blechy), odletět (většina křídlatých, například vážky, mouchy, motýli, včely), odplavat (vodní hmyz a jeho larvy), zahrabat se (krtonožka) nebo zmizet ve vyhrabané díře (cvrček). Přeskočím i mrakodrap Pojďme se podrobněji podívat na schopnost hmyzu a chvostoskoků skákat. Zkoušeli jste někdy skákat z místa? Určitě jste neskočili nijak daleko, přibližně tolik, kolik sami měříte na výšku. Trénovaný sportovec by dosáhl maximálně dvojnásobku svojí výšky. Skoky výše zmíněných zástupců hmyzu jsou v porovnání s tím skutečné obrovské. Přeborníky ve skoku jsou blechy a křísi, jejich skoky dosahují až 100násobku délky jejich těla. Jen si to představte! To je, jako kdyby dospělý člověk dokázal přeskočit dvě fotbalová hřiště. A bez rozběhu! (https://www.youtube.com/watch?v=psbNbTpsprU) Tento text je určen pro okresní a krajské kolo Sílu k obrovským skokům hmyzu a chvostoskoků nemohou zajistit pouze dobře vyvinuté svaly. Na pohybu se podílí i speciální pružná bílkovina resilin. Ta v sobě dokáže „uložit“ energii vytvořenou svaly podobně jako stlačená pružina. Při odrazu se bílkovinné útvary prudce rozepnou a uvolněná energie zajistí vymrštění. Funguje to podobně jako při střílení z luku, nebo ještě lépe z kuše. Tam také postupně silou napnete lučiště a zajistíte západkou. Při výstřelu ji uvolníte a veškerá síla v jediném okamžiku vyšle šíp vpřed. Resilin v kloubech hmyzu a chvostoskoků je však mnohem účinnější než většina ostatních materiálů používaných lidmi. Další zajímavosti zde: https://plus.rozhlas.cz/resilin-supermaterial-inspirovany- blechou-6646517 Rovnokřídlí, křísi, blechy a někteří brouci (např. dřepčíci) mají ke skákání uzpůsobené zadní končetiny, které jsou zesílené, případně protažené, aby dosáhly 44 Biologická olympiáda 59. ročník, školní rok 2024–2025, kategorie C, D Studijní text lepší účinnosti při skocích. (https://plus.rozhlas.cz/skace-blecha-jinak-nez-irbis- blecha-se-vymrsti-jako-sip-selma-jako-ostep-8599420) Obr. 40: Zleva – kobylka, blecha, dřepčík Obr. 41: Chvostoskoci neskáčou pomocí končetin, ale pomocí skákací vidlice umístěné na břišní straně zadečku. Na obrázku je chvostoskok se sklopenou vidlicí (vlevo) a ve skoku (vpravo). Plavu jako o závod Vodní hmyz (ať už jeho larvy nebo ve vodě žijící dospělci) má pro možnost rychlého úniku vyvinuta různá přizpůsobení. Brouci potápníci používají jako vesla dlouhé zadní končetiny, které mají ploché holeně a chodidla zvětšená plovacími chlupy. Podobným způsobem vesluje ploštice znakoplavka, která opravdu plave hřbetem dolů. Larvy komárů, které se vznášejí u hladiny hlavou dolů, se při ohrožení rychle potápějí pomocí prudkých mrskavých pohybů celého těla. 4.5. OSTNOKOŽCI Ostnokožci (lilijice, hvězdice, hadice, ježovk