Jste zde
Jak organismy reagují na změny prostředí?
Člověk mění svět mnoha způsoby, a ne všechny k lepšímu. Změny, které způsobujeme, jsou pro živočichy, rostliny a mikroby v přírodě často vážnou výzvou, od zavlečení patogenů nebo exotických invazních druhů po přidání toxických látek nebo nadměrného množství živin či způsobení klimatických změn. Často dochází k několika změnám najednou. Laboratoř Nelsona Hairstona se zaměřuje na sladkovodní prostředí, zejména na jezera a rybníky, kde některé z přítomných druhů reagují na změny prostředí poklesem svého počtu, dokonce až k vyhynutí, zatímco jiné mohou těžit nadměrně a stát se tak dominantními, že představují problém, jako v případě škodlivého květu řas stimulovaného obohacováním živinami nebo oteplováním klimatu. Hairstonova laboratoř studuje, jak se jednotlivé druhy, potravní sítě i celé ekosystémy mění při změnách prostředí.
Jedním ze způsobů, jak některé sladkovodní organismy reagují na změny prostředí, je rychlý vývoj. Výrazná změna prostředí zvýhodňuje některé vlastnosti rostlin, živočichů a mikrobů oproti jiným. Tyto rozdíly ve vlastnostech jsou často geneticky založeny, takže zvýhodněných vlastností může v další generaci přibývat. Čím kratší je generační doba, tím rychleji může tato evoluční změna probíhat. Například drobný, ale hojný plankton, kterým se živí ryby a další větší živočichové, se může během několika let přizpůsobit změněnému prostředí, protože jeho generační doba je jen několik dní. Hairstonova laboratoř prokázala, že planktonní „vodní blechy“ (Daphnia), hlavní konzumenti suspendovaných řas v jezerech, se vyvinuly tak, aby byly tolerantní ke škodlivým řasám během deseti let od vzniku vodního květu. Tento rychlý vývoj (v biologii ochrany přírody označovaný jako „evoluční záchrana“) vyvolává mnoho zajímavých otázek pro všechna prostředí, nejen sladkovodní: Do jaké míry se můžeme spolehnout na to, že se druhy při změně prostředí přizpůsobí a nevyhynou? Jak evoluce druhu, který hraje rozhodující ekologickou roli, mění jeho interakce s ostatními druhy a fungování celého ekosystému?
Měření a předpovídání rychlých evolučních změn, od odolnosti vůči antibiotikům po invazní druhy.
Elnerova laboratoř také studuje, jak se organismy vyvíjejí v reakci na změny prostředí. Nyní víme, že k významným evolučním změnám může dojít během několika generací a že mohou hrát důležitou roli v úspěchu invazních druhů a schopnosti původních druhů přetrvat při změnách prostředí. Evoluce rezistence vůči antibiotikům je také velkou výzvou pro kontrolu a léčbu infekčních onemocnění. U druhů, které chceme zachovat, kontrolovat nebo eliminovat, tedy nestačí vědět, jaké jsou nyní, ale musíme také předvídat, jak se budou měnit. Laboratoř pracuje na způsobech, jak měřit význam rychlé evoluce a předvídat, kdy k ní dojde a jaké bude mít důsledky. K testování našich teorií používáme především umělé laboratorní ekosystémy, ale analyzujeme také dlouhodobá data z přírodních ekosystémů a infekčních onemocnění lidí, korálů a dalších organismů. Na obrázku vlevo je srovnání teoretických a experimentálních výsledků o tom, jak rychlá evoluce kořisti ovlivňuje dynamiku predátorů a kořisti.
Vymizí javor cukrový z krajiny severovýchodu?
Předpovědi oteplování klimatu spolu s teplotními preferencemi převzatými ze současného rozšíření stromů vedou některé vědce k předpovědi, že javor cukrový a červený budou na severovýchodě USA nahrazeny teplejším přizpůsobeným lesním druhem. javor cukrový je nejrozšířenější dřevinou v severovýchodních lesích s nesmírným ekologickým, hospodářským a kulturním významem. Profesor Brian Chabot a jeho studenti zkoumali tuto hypotézu pomocí dlouhodobých souborů dat a modelování výkonnosti stromů. V rozporu s předpovědí zjistili, že javorů ve většině států přibývá a předpokládaných náhradních druhů ubývá. Relativní početnost dřevin významně ovlivňují i další faktory, například konzumace semenáčků jelení zvěří. Předpověděli také vliv oteplování klimatu na produkci cukru. Tento dopad je mírný a lze mu čelit změnou postupů při obhospodařování javorových cukrových lesů. Aktivní obhospodařování lesů vlastníky půdy, kteří mají zájem na zachování javoru v krajině z ekonomických důvodů, bude klíčovým faktorem v boji proti dopadům klimatických změn.