Vliv parazitů na ekologii populací a společenstev

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Regulace shora dolů (turbidostatická regulace)

zásobníkpumpa

čidlo turbidity

kultivační nádoba

odtokmíchačka

Turbidostatická regulace

• Predátoři a paraziti• Udržuje biodiverzitu• Nesnižuje viabilitu populace• V systémech se zpožděním nebo s nelinearitou

mohou vznikat cykly nebo chaos• Možnost rozpoznání dravce a kořist – dravec

ostřejší vrcholy (lumíci), kořist zaoblené

Cykly v přírodě

• Bělokur skotský a hlístice Trichostrongylus tenuis – odstranění parazita zruší cyklus

• Hlodavci – situace je složitější, hraje roli migrace, po oplocení pozemku cykly u hraboše Microtus pennsylvanicus vymizí

Využití paraztů v biologickém boji

• Člověk se zbavil všech predátorů a kompetitorů, z parazitů pouze černých nešťovic a snad obrny

• Výhoda proti pesticidům – většinou nevzniká rezistence– Plastičtější způsoby útoku

– Možnost koevoluce

• Výhoda proti predátorům – parazitovaný jedinec zůstává v populaci a konkuruje neparazitovaným

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Intrakce zprostředkované parazitem I

• Turbidostatická interakce a omezení principu kompetitivního vyloučení

• Parazitická arbitráž – Motýlci Plodia interpunctella a Ephestia

kuehniella – jeden z nich vymře když přítomen lumek Venturia canescens

Ephestia kuehniella

Plodia interpunctella

                                                                        

Venturia canescens

Intrakce zprostředkované parazitem I

• Turbidostatická interakce a omezení principu kompetitivního vyloučení

• Parazitická arbitráž – Motýlci Plodia interpunctella a Ephestia

kuehniella – jeden z nich vymře když přítomen lumek Venturia canescens

– Normálně potemník Tribolium confusum vytlačí T. castaneum, v přítomnosti Adelina tribolii (Sporozoa) to dopadne opačně

Změna kompetitivní schopnosti díky parazitum

T. confusum T. castaneum

Adelina 19,2 13,3

Čistá kultura 18,9 33,5

Intrakce zprostředkované parazitem I

• Turbidostatická interakce a omezení principu kompetitivního vyloučení

• Parazitická arbitráž – Motýlci Plodia interpunctella a Ephestia kuehniella –

jeden z nich vymře když přítomen lumek Venturia canescens

– Normálně potemník Tribolium confusum vytlačí T. castaneum, v přítomnosti Adelina tribolii (Sporozoa) to dopadne opačně

– Zajíc nakrmí klíšťata, ta se roznoží a přenesou virus na bělokura

Bělokur Lagopus lagopus

                   

Intrakce zprostředkované parazitem II

• Snížení velikosti populací a omezení mezidruhové konkurence (eukalypty)

• Vytváření nového biotopu – Sacculina a krab, který se nesvléká – epibionti

Maja squinado infikovaný kořenohlavcem

Intrakce zprostředkované parazitem II

• Snížení velikosti populací a omezení mezidruhové konkurence (eukalypty)

• Vytváření nového biotopu – Sacculina a krab, který se nesvléká – epibionti– Motolice Curtuteria australis a nezahrabaní

mlži – ustřičník by našel i zahrabané, epibionti by však bez motolice na dané lokalitě vyhynuli

Intrakce zprostředkované parazitem II

• Snížení velikosti populací a omezení mezidruhové konkurence (eukalypty)

• Vytváření nového biotopu – Sacculina a krab, který se nesvléká – epibionti

– Motolice Curtuteria australis a nezahrabaní mlži – ustřičník by našel i zahrabané, epibionti by však bez motolice na dané lokalitě vyhynuli

• Změna biodemografických parametrů indukovaná parazitem může umožnit koexistenci druhů

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Úloha parazitů v biogeografii

• Vliv na areál rozšíření– Kopytníci v Africe a epidemie rinderpest– Dobytek v Africe a Trypanosomy– Krysa a potkan v Evropě– Jelenovití v Americe a helmint

Parelaphostrongylus tenuis – přirozenému hostiteli jelenci běloocasému neškodí

                                          

Úloha parazitů v biogeografii

• Vliv na areál rozšíření– Kopytníci v Africe a epidemie rinderpest

– Dobytek v Africe a Trypanosomy

– Krysa a potkan v Evropě

– Jelenovití v Americe a helmint Parelaphostrongylus tenuis – přirozenému hostiteli jelenci běloocasému neškodí

• Ekologická plasticita většiny druhů a zároveň omezenost jejich areálů rozšíření

Úloha parazitů v biogeografii II

• Srovnatelná velikost populací v různě úživných lokalitách

• Srovnatelná velikost populací různých druhů, pravděpodobnost vymření druhu nezávisí na viabilitě jeho příslušníků

• Vzrůst biodiversity (namísto abundance) v tropech, Janzen-Connellova hypotéza – likvidace mladých stromků u mateřského stromu, severoamerická Prunus serotina a houba Pythium

Parazitická houba rodu Pythium

Phythium oospores found on the root tissue. (provided by Eric B.

Nelson, Cornell University)

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Paraziti jako příčina speciace

• Vznik mezidruhové bariery v důsledku aktivity symbionta (parazita)– Wolbachia (hmyz 15%, roztoči, nematodi –

filariozu lze vyléčit tetracyklinem)– Inkompatibilita někdy pouze jednosměrná – Mnohdy lze mezidruhovou barieru odstranit

antibiotiky (Nasonia, Drosophila)– Častěji u parasitoidů – možná proto tolik speciují

Wolbachie a její hostitelé

                                     

Paraziti jako příčina speciace

• Vznik mezidruhové bariery v důsledku aktivity symbionta (parazita)– Wolbachia (hmyz 15%, roztoči, nematodi – filariozu lze

vyléčit tetracyklinem)

– Inkompatibilita někdy pouze jednosměrná

– Mnohdy lze mezidruhovou barieru odstranit antibiotiky (Nasonia, Drosophila)

– Častěji u parasitoidů – možná proto tolik speciují

• Imunita a selekce proti hybridům (reinforcement)

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Paraziti jako příčina extinkce

• V současnosti patrně druhá nejčastější příčina (po zániku biotopu)

• Virová teorie průběžných extinkcí– 106 - 109 VLP na mm2 mořské vody– Planktonní dírkovci (foraminifera) – trvání

druhu 7 mil. let, benthická 20 mil. let – Druhový výběr a jeho důsledky – v evoluci

není patrný trend ke zdokonalování

Radotruncana calcarata

Heterohelix planata

Frondicularia rakauroana

Paraziti jako příčina extinkce

• V současnosti patrně druhá nejčastější příčina (po zániku biotopu)

• Virová teorie průběžných extinkcí– 106 - 109 VLP na mm2 mořské vody– Plantoní foraminifera – trvání druhu 7 mil. let,

benthická 20 mil. let – Druhový výběr a jeho důsledky – v evoluci není patrný

trend ke zdokonalování

• Parasitismus a globální biodiversita – nejvíce postihováni nejhojnější druhy s největším areálem

Obsah

• Regulace hostitelské populace parazitem

• Parazitem zprostředkované interakce mezi hostitelskými druhy

• Úloha parazitů v biogeografii

• Úloha parazitů při speciaci

• Úloha parazitů při zániku druhu

• Vzrůst biologické zdatnosti díky parazitaci

Příznivé vlivy parazita na hostitele

• „Vakcinace“– Houby méně virulentního kmene chrání rostlinu

před nákazou kmenem virulentním– Můra Plutella xylostella má menší fertilitu když

napadena Bacillus thuringiensis, je však rezistentní proti parasitoidu Cotesia plutellae

Plutella xylostella Cotesia plutellae

Příznivé vlivy parazita na hostitele• „Vakcinace“

– Houby méně virulentního kmene chrání rostlinu před nákazou kmenem virulentním

– Můra Plutella xylostella má menší fertilitu když napadena Bacillus thuringiensis, je však rezistentní proti parasitoidu Cotesia plutellae

• Odstraňování polutantů – koncentrace těžkých kovů ve tkáni vrtejšů a tasemnic ryb je o několik řádů vyšší než v okolních tkáních ryb

Příznivé vlivy parazita na hostitele• „Vakcinace“

– Houby méně virulentního kmene chrání rostlinu před nákazou kmenem virulentním

– Můra Plutella xylostella má menší fertilitu když napadena Bacillus thuringiensis, je však rezistentní proti parasitoidu Cotesia plutellae

• Odstraňování polutantů – koncentrace těžkých kovů ve tkáni vrtejšů a tasemnic ryb je o několik řádů vyšší než v okolních tkáních ryb

• Vitaminy – sysli Spermophilus richardsoni parazitovaní Trypanosoma otospermophili normálně v horším stavu, když málo B6 jsou na tom lépe

Příznivé vlivy parazita na hostitele II

• V určitých podmínkách mají vyšší přírůstky krysy napadené vážným pathogenem Trichinela spiralis

• R-plasmidy bakterií

• Vlhovci, střečci a vosy

                                                                                                                                                                                                               

                             

Shrnutí

• Jeden ze dvou způsobu regulace velikosti populace je často zprostředkován parazity

• Přítomnost parazita může velmi významně ovlivnit interakci mezi hostitelskými druhy

• Paraziti hrají důležitou roli při vymezování areálu rozšíření druhu i v trendech globální biodiverzity

• Paraziti se mohou stát motorem speciace• Paraziti mohou hrát významnou roli při extinkcích• V některých situacích může parazit ovlivňovat

svého hostitele i pozitivně