Biologická olympiáda - OBRANA, ANEB JAK NEBÝT SEŽRÁN

Úvod

• Zásada v přírodě: "Sežrat a nebýt sežrán."

• Organismy usilují o přežití, prosperitu a zachování populace.

• Získávání energie a zdrojů je klíčové pro přežití.

• Rostliny potřebují sluneční světlo, vodu a minerální látky.

• Živočichové potřebují potravu.

• Cíl organismů: zajistit dostatek potomků a šířit geny.

• Obranné mechanismy chrání před sežráním.

• Je třeba rovnováhy mezi získáváním zdrojů a investicemi do obrany.

• Nadměrné investice do obrany mohou omezit rozmnožování.

• Text se zaměřuje na obranné mechanismy rostlin a živočichů.

Jak s textem pracovat

• Tučně psaná jména organismů jsou důležitá pro soutěž.

• Kurzívou psané pojmy se nemusí učit.

• Kapitoly v rámečku jsou určeny pouze pro okresní nebo krajská kola.

• Obrázky organismů pomáhají s představou a spojením se způsobem obrany.

• Odkazy na videa lze otevřít zkopírováním do prohlížeče (ctrl + klik).

• Seznam organismů pro praktickou část soutěže obsahuje jména pro poznávání přírodnin.

• NĚCO NAVÍC je nepovinný doplněk.

Jak se brání rostliny

• Fotosyntéza je základní biochemický proces.

• Rostliny jsou zdrojem potravy pro býložravce.

Mechanická obrana rostlin

• Rostliny používají pichlavé struktury k ochraně před sežráním.

• Tyto struktury vznikaly nezávisle u různých skupin rostlin.

Kolce

• Zkrácené postranní větvičky přeměněné na kolce (např. hloh, trnka).

• Kolce jsou stonkového původu a mohou být rozvětvené.

• Listy, květy a plody mohou vyrůstat z pupenů po stranách kolců.

• Kolce jsou pevně spojené s hlavní větví.

Trny

• Přeměněné listy (např. kaktusy) nebo jejich úkrojky (např. dřišťál).

• Trny jsou hladké a obtížně se odlamují.

• U kaktusů trny snižují ztrátu vody.

• Trny akátu vznikají přeměnou palistů na bázi listu.

• Některé akácie mají zduřelé a duté trny, které poskytují ochranu mravencům.

• Mravenci brání rostlinu před býložravci (dokonce i slony).

• Akácie komunikují chemickými signály při poškození býložravci, varují okolní rostliny.

Ostny

• Vznikají z pokožkových buněk (např. ostružiník, růže).

• Ostny lze snadno odlomit, nezahrnují vodivá pletiva.

• Drobné ostny na plodech opuncií mohou být nepříjemné.

Ostnité listy

• Okraje listů (např. bodlák, cesmína) nebo plodů (např. jírovec, buk) mohou být ostnité.

I rostliny mohou mít kožíšek

• Krycí chlupy (trichomy) chrání před vnějším prostředím (přehřátí, promrznutí, nadměrný výpar).

• Krycí trichomy jsou bariérou pro drobný hmyz a ztěžují kladení vajíček.

• Trichomy se liší počtem buněk, větvením i tvarem.

Zrádná vůně

• Žláznaté trichomy obsahují vonné látky (silice) s různými účinky (odrazení, poleptání, zalepení ústního ústrojí).

• Příklad: hluchavkovité rostliny, muškáty.

Au, au, ty kopřivy tak krásně pálí, radoval se Radovan

• Žahavé trichomy kopřiv mají stěny zpevněné oxidem křemičitým.

• Při dotyku se špička trichomu ulomí a vylije chemické látky do pokožky, způsobující podráždění.

• Housenky babočky admirála a kopřivové mohou se po kopřivách pohybovat, aniž by zlomily trichomy.

Rostliny v brnění

• Kutikula: Nebuněčná vrstva na povrchu pokožkových buněk, odpuzuje vodu a zabraňuje průniku patogenů.

• Kožovité listy cesmíny a tuhé stonky sítin jsou příklady obrany před býložravci.

• Křemičité sloučeniny v listech ostřic a srhy způsobují obrušování zubů býložravců.

• Borka chrání dřeviny před patogeny a býložravci.

Smíšená obrana

• Jehličnany: pryskyřičné kanálky obsahují pryskyřici, která zaceluje rány a zalepuje hmyz.

• Pryskyřice je signálem napadení lýkožroutem.

• Nedostatek pryskyřice při přemnožení lýkožroutů vede ke kůrovcovým kalamitám.

Jak pomůže lignin?

• Dřevo rostlin obohacené o lignin znesnadňuje pronikání organismů.

• Lignin je součástí sklerenchymu, který zpevňuje buněčné stěny a vytváří překážku.

• Sklerenchym chrání semena a plody.

Co dovedou šišky

• Šišky jehličnanů chrání semena a načasují jejich uvolnění.

• Za vlhka jsou zavřené a za sucha se otevírají.

• Křivka dokáže zobákem oddálit šupiny a dostat se k semenům.

Také buňky se brání

• Buněčná stěna z celulózy je těžce stravitelná pro většinu živočichů.

Už? Ještě ne!

• Rostliny unikají v prostoru a čase (semenné roky) před býložravci.

• V semenných letech se býložravci nestačí namnožit a semena mají šanci uniknout.

Hra na schovávanou

• Epifyty (např. bromélie, parožnatka) rostou v korunách stromů, unikají tak býložravcům.

• Lithopsy (živé kameny) splývají s podkladem.

I když mám hlad, tebe žrát nebudu!

• Vzhled ovlivňuje chuť k jídlu.

Citlivka je citlivá

• Citlivka stydlivá sklápí listy při okusování, odrazuje tak strávníky.

• Rychlost sklápění je způsobena změnou tlaku vody ve ztluštěninách.

• Citlivka také vylučuje dávivé chemické látky.

Proč nejsou mladé listy zelené?

• Mladé listy tropických rostlin jsou červené nebo fialové, což je pro býložravce méně přitažlivé.

• Rostliny vytvářejí chemické látky až v zelených listech.

• U mladých listů dubů a jasanů lze pozorovat změnu zbarvení.

Chemická obrana rostlin, aneb „káva od Maryši“

• Mechanická obrana není jediný způsob, jak se rostliny brání proti býložravcům. Využívají ve značné míře i nejrůznější chemické zbraně.

• Více než 10 % druhů suchozemských rostlin obsahuje jedovaté alkaloidy.

• Ještě větší procento rostlin má v sobě jedovaté glykosidy.

• Jedovaté látky se mohou vyskytovat v jakékoliv části těla rostliny.
  *Jedovatost je velmi relativní – co je pro jeden druh jedovaté, pro jiný druh být jedovaté nemusí

Neustálé soutěžení

• Živočichové se dokázali vypořádat s nástrahami rostlin, což je koevoluce.

• Rostliny produkují více jedovatých látek v době sucha.

Stejně tě sním!

• Živočichové konzumují jedovaté rostliny z různých důvodů:

• Mohou být velmi výživné (vysoký obsah bílkovin).

• Někdy jsou chutné (při požití nasládlé).

• Obsahují návykové alkaloidy.

Jedy, kam se podíváš

Běžné skupiny jedovatých látek v rostlinách:

* Taniny (hořká chuť, ovlivňují trávení celulózy u kopytníků).
* Alkaloidy (dusík, zvracení, halucinace, ochrnutí).
    * Příklady: kofein, nikotin, chinin, piperin, taxin, ricin, strychnin, kokain

• Terpeny (silice, vůně, obrana proti sežráním, nalákání opylovačů).

  • Negativní vliv na mikroorganismy v trávicí soustavě kopytníků.

  • Glykosidy (hořká až palčivá chuť). Příklad: amygdalin, digitalin

Smrtící kurare

*Kurare (obsahující strychnin), který se získává z kůry některých stromů (například kulčiby dávivé) a způsobuje ochrnutí

Kyselina šťavelová

*Váže se v krvi na dostupný vápník, čímž blokuje jeho vstřebávání, a navíc vzniklý šťavelan vápenatý může způsobovat tvorbu ledvinových kamenů.

Mléko (latex)

*odrazuje větší býložravce, protože je nechutný, a drobnému hmyzu může doslova zalepit ústní ústrojí.

S jedem si poradím

*Ptáci jedí jíl, ten na sebe váže toxiny.

Nežer mě, nebudu ti chutnat!

*Obsahují sirné sloučeniny v brukvovitých rostlinách, které chutnají štiplavě až pálivě.
*Sirné sloučeniny se nacházejí v řeřiše a v hořčici.
*Pyrethrin v aksamitníku (afrikán), v chryzantémě, nebo v kopretině působí na hmyz a také na půdní hlístice háďátka odpudivě (repelentně).

Nedotýkat se!

Obsahují látky, které poškozují pokožku až po ozáření slunečním světlem (jsou fotosenzibilující).

Jak se brání živočichové

Žahavci

*Žahavé buňky napadají nervový systém a slouží k obraně.
*Žahavé buňky slouží k lovu drobné kořisti, kterou jed velmi rychle omráčí, případně usmrtí
*Sasanky velkolepé žijí s klauny očkatými. Klaun čistí sasance chapadla a odhání ryby.

Kroužkovci

Rournatci žijí v rourkách a mají vějířky. Při dotyku se vějířky zatáhnou do rourky.
Žížaly se brání štětinkami, aby se ztížilo jejich vytažení ze země.

Měkkýši

*Schránka je třívrstvá: organická vnější vrstva, prostřední vrstva z CaCo3 a perleťová vnitřní vrstva také z CaCo3.
*Někteří mlži (hřebenatky) používají reaktivní pohyb ke skákání při ohrožení.
*Bahenka a ostranka mají víčko, kterým uzavřou ulitu.
*Homolice loví a brání se harpunou s jedem.
*Nahožábří plži přejímají obranu od kořisti. Pestré barvy signalizují jedovatost.
*Slimáci spoléhají na sliz.
*Loděnka má komůrky vyplněné plynem.
*Sépie a chobotnice mají sépiovou kost, tyčky uvnitř těla, ale také schopnost barvoměny a reaktivního pohybu.

Členovci

*Kutikula je zpevněná chitinem. Může být tvrdá s pomocí uhličitanu vápenatého.
Poustevníčci používají prázdné ulity.
Sasanky chrání poustevníčky před predátory a naopak.
Řasy kraba pavoučího slouží jako maskování.
Raci se brání i reaktivním pohybem.

Jsou chobotnice a sépie známé v moři.

Klepítkatci

Štíři hrozí klepety a jedovým bodcem. Sekáči odlamují končetiny, které se hýbají a tím odpoutávají pozornost. Pavouci mají jedové žlázy a snaží se splynout s prostředím i třesením sítě. Jsou-li napadeni, tak rychle utíkají.

Stonožkovci

*Stonožky jsou rychlé, používají kusadlové nožky s jedem.
*Mnohonožky se stáčení do spirály/kuličky a vylučují dráždivé látky.

Hmyz

*Hmyz se brání různými obrannými mechanismy.
*Krypse – splynutí s okolím.
*Některým může pomoct shluknutí se do hejna
*Taky mnohým hmyzům, můrám vyhovuje noční způsob života
*Některým hmyzům vyhovuje zalezení do štěrbin a skrývají se taky v lidských obydlích
*Někdy se hmyz snaží predátora odradit od útoku, hmyz i tím dává dopředu najevo, že je nechutný, případně jedovatý, nebo páchnoucí.* Mimikry (slovo mimikry pochází z řečtiny, je středního rodu (tedy to mimikry) a neskloňuje se, i když to možná vypadá nezvykle)*Batesovo mimikry
*proti útoku ochranuje mechanická obrana
*Hmyz se dokonce sdružuje i v kolonie ze strachu a ochrany
*Většina hmyzu z místa konfliktu zdrhá - uteče/odletí/zamete
*Některé druhy se dokáží silně odpíchnout - odskočit. Dřepčíci jsou mistři .
*V neposlední řadě vníméně, ať už 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
*Rovnokřídlí, křísi, blechy a někteří brouci (např. dřepčíci) mají ke skákání uzpůsobené zadní končetiny, které jsou zesílené. Někdy až protažené, щобy dosahly lepší účinnosti při skocích
*Vodní hmyz- proti rychlému pohybu potřebují vyvinutá různá přizpůsobení. Například-Brouci potápníci používají jako vesla dlouhé zadní končetiny, které mají ploché holeně a chodidla zvětšená plovacími chlupy.

Ostnokožci

Ostnokožci (lilijice, hvězdice, hadice, ježovky a sumýši) jsou mořští živočichovéObrana se skládá ze zpevněného povrchu těla. Pod kůží mají uloženy vápenité destičky, ze kterých mohou dále vyrůstat různé výběžky až ostny (odtud název ostnokožci).
*Destičky jsou rozptýlené, pohyblivě spojené nebo pevně srostlé.

• málo pohyblivé ježovky spoléhají při obraně především na oklamání a odrazení útočníka
  *Hvězdice se zbavují svých končetin na obranu

Kruhoústí

*Sliznatky se obalují slizem, takže jsou pro dravce takřka neuchopitelné.

Paryby

*Žraloci se brání rychlostí a zuby. Mají vyměňující se zuby. Žralok mako je nejrychlejší a vyvine rychlost až 65 km/h
*Rejnoci mají jedový trn na ocase, elektrický výboj vysílají parejnoci

Ryby

*Ryby mají kostěné šupiny. Cykloidní(hladké a zakulacené), ktenoidní (drobné zoubky).
*Mořští koníčci skrývají své tijlo do kostěných štítků, dobře, a také se dobře maskují, doplňuje to jejich tělo ploutví napodobující koráli
*Rychlostí je znám Plachetník
Většina ryb má tmavý hřbet a světlé břicho
Murény se maskují a mají jedovatý sliz i sliny
Odranec se maskuje a má jedové trny na hřbetě.
Perutýn má jedové ploutevní paprsky a výstražné zbarvení.
Čtverzubci a ježíci se nafukují a mají jedovaté orgány
Paúhoř generuje elektrický výboj.
Ryby se sdružují v hejna.

Obojživelníci

*Žebrovníci, trnočolci a mloci trny/žebra prostřelují kůži.
*Žáby s velkou pravděbodobnostní užívají taktitu „kdo uteče vyhraje“, nebo skákání
Strategií je aby dané indivuum nevzniklá ve zorném poli, zjednodušeně splinout s okolím. Pozor, jed! *Pralesničky, mlok jed.
*Některé vyvíjejí falešné oči a klamou tak predátory
*Některé druhy žab si pomáhají s ostrými ,,dlápy'' v podobě kostí

Plazi

Základní obranou metodou je, že se stanou predátorům neviditelní
U krokodýlů se vyvinul tvrdý povrch těla a krytí vrstvy. V obraně pak švihají ocasem, nebo jim pomájí drtivá síla v čelistech
Želvy uplatňují spousta strategií: je to maskování, rychlý útěk, zahrabání, nepříjemný zápach nebo kousání
Klapavky mají krunýře jako krabičky. Matamata třásnitá se maskuje
Ještěři jsou pak mástři. Zato kruhochvost štítnatý, se stočí do kruhu v případě bezvědomí.
Některé jsou vybaveni schopností Krvácet pod tlakem z očí.-Především ropušníci, další jsou Dráčkové
Ještěrka obecná, dokáže při setkání s predátorem utrhnout ocas. Tím ho zmate, a zatímco predátor zkoumá dosud se mrskající ocas, ještěrka může zmizet.
Chamaeleoni se mohou také obrany při pomocí barvoměny

Ptáci

*Maskování je důležitou vlastností, které ptáční využívají proti predátorům
*Někteří ptáci umí létat, jiní hbitě běhají / plavou / potápějí. Snaží se uniknout pozornosti
*Když jsou v hejnu tak jsou v hejně v bezpečí.- Vzácné, ale účinné
*Ptáci se snaží i predátory odstrašit před útokem - výstražné zbarvení! Křík!

Savci

*Maskování a vhodný úkryt
*Jsou schopni utéct, uplavat, odskákat, či dokonce ulétnout
Využívají silné a dobře se brání
Není zahanující sdružit své síly

*Úkryt a rychlé nohy (zajíc polní)
*malé příbuzenství. Zde se můžeme dozvědět i tom že je to druh pišťuch, ten pak jakmile nastane nějaké nebezpečí, tak blesku v bezpečí zmizí v nějaké té skalnaté rozsedlině
*Jeden zajímavý druh Kočky (Manul) se naučili si dobře skrývat jak svými schopnostmi, tak s novu tváří v podobě maskování
*Vypůjčení barva a ostré drápy- Zde se lze naučil o lenochodem
*Jak předběhnout predátora – Srnec obecný
*Jeden druh Kočka z rodu Gepard nám dokázal že i útok útěk pomáhá
*Zdatní skokani - klokan doskočí až 10 m
*Útěk vzduchem- Poletušky
Stoji za zmínit i Kozorožce. Mnoho druhý v nebezpečné situaci varuje, proto vydávájí zvuk!
Jsou savci jedovatí?- Ptakopisk, rejsek.

Shrňme si to

Typy obrany

Pasivní mechanická obrana= využívá především různé zpevněné povrchy těla (kutikula, krunýř, schránka, borka, skořápka), případně tvrdé či ostré výčnělky na tomto povrchu (trny, ostny atd.). Můžeme ji přirovnat k brnění, případně ke štítu.
Aktivní mechanická obrana =na snaze útočníka odradit, zahnat, nebo dokonce poranit natolik, že útok vzdá. Z zvířátek jsou dravci
Pasivní chemická obrana , například u rostli že obasuhjí laktiny, jenž jsou samy o sobě toxické.
Aktivní chemická obrana : naproříklad žahavých buněk žahavců přes žihadla vos až po jedové zuby hadů

Rozdíl mezi rostlinami a živočichy

Rostliny spoléhají především na obranu pasivní, Živočichové mají škálu obranných opatření pestřejší.

Maskování, barvoměna

Pasivní způsob chování, ale i Aktivní

Maskování a narušení obrysu těla,zastašhovav

aktivní způsob chování

Únikové chování

Se odehrát, jak v čase, tak v prostoru. Omezený časový spínač