Zahlavi

Analýza fosilního pylu přináší nové poznatky o dávných rostlinách

19. 03. 2021

Pohoří a nížiny. To jsou dva základní typy lokalit, které se liší rozmanitostí flóry. Vědci z Botanického ústavu AV ČR přinášejí odpověď na otázku, jak se na nich vyvíjela biodiverzita od konce poslední doby ledové. Pomocí rozboru pylu v sedimentu dokážou změny přesně kvantifikovat. Výsledky studie zveřejnil mezinárodní časopis Journal of Biogeography.

Vliv člověka na rozmanitost flóry je vědcům znám už dlouho. Pole, pastviny, mokřady, které vznikaly dílem lidské ruky, vytvořily podmínky pro výskyt nejrůznějších druhů. Typické je to zvláště od začátku mladší doby kamenné, tedy před deseti tisíci lety. Lidé tehdy zakládali trvalá sídla, chovali dobytek a pěstovali obilí. Mnoho z těchto činností druhové pestrosti rostlin prospívalo. Jenže to všechno se dělo převážně v nížinách. Horské oblasti zůstaly člověkem nedotčené často až do středověku nebo novověku.

Nová studie, na které pracovali vědci z Botanického ústavu AV ČR a Přírodovědecké fakulty UK, poprvé přesněji kvantifikuje důsledky všech těchto činností pro druhovou rozmanitost rostlin. Výzkumníci se zaměřili na 18 lokalit od Šumavy na západě k Tatrám na východě a od Adršpachu na severu k Podunajské nížině na jihu. Prozkoumali jak nížinné slatiny, tak horská rašeliniště.

Graf vývoje
Dva typy vývoje rostlinné diverzity do současnosti

Vědci zjistili, že zhruba před 12 tisíci lety, tedy v období konce poslední doby ledové, se v nižších i vyšších nadmořských výškách vyskytovalo mezi 15 až 20 pylovými typy. O něco víc jich bylo v nížinách. Zhruba před osmi tisíci lety se však vývoj v těchto dvou typech krajin začal znatelně lišit.

V nížinách se druhová rozmanitost postupně zvyšovala. Oproti tomu na horách došlo ke stagnaci nebo i mírnému poklesu, což bylo později vystřídáno prudkým vzestupem. Důvodem jsou jak odlišné klimatické podmínky, tak různá historie osídlení člověkem. „Ve vyšších polohách vzrostl počet pylových typů po osídlení člověkem v průměru o více než padesát procent,“ říká Jan Roleček z Botanického ústavu AV ČR. 

Výjimku mezi horskými lokalitami tvoří Karpaty. Pravěcí zemědělci je osídlili brzy, už v mladší době kamenné. Jsou hodně členité, pod vysokými štíty se nachází poměrně rozsáhlé kotliny. Ukázalo se, že vývoj rostlinné diverzity v Karpatech je podobný spíš nížinám.

Odolný pyl
K výzkumu vědci použili analýzu fosilního pylu uloženého ve starých sedimentech. Probíhá tak, že do rašeliniště se vyvrtá díra a odebere se vzorek. V laboratoři se pak vaří společně s kyselinami a dalšími látkami, které rozpustí téměř všechno kromě samotného pylu. Na první pohled subtilní pyl ve skutečnosti obsahuje sporopolenin, což je velmi odolná látka. Pod optickým mikroskopem se pak podrobně analyzuje složení pylu. Díky tomu se určí jeho přesný typ.

Pyl v sedimentu
Vzorek sedimentu obsahuje pyl rostlin z konce doby ledové.

Zásadní výhodou analýzy fosilního pylu v porovnání s rozborem dospělých rostlin je to, že vzorek z vrtu poskytuje obraz o širším okolí. Pyl se šíří i na značnou vzdálenost. Oproti tomu zbytky rostlin, jako jsou listy nebo větvičky vypovídají pouze o tom, co rostlo na daném místě. Vědci pylové analýze podrobili konkrétně cévnaté rostliny, jako jsou trávy nebo dřeviny.

Určitou nevýhodu ovšem představuje fakt, že jednomu pylovému typu obvykle odpovídá větší počet konkrétních druhů. Příkladem je třeba Gramineae neboli trávy. „Dvacet pět pylových typů může ve skutečnosti zahrnovat přes sto druhů rostlin,“ upřesňuje Jan Roleček. Kvůli tomu nelze zpětně určit, k jaké rostlině pyl přesně náleží. Podle Jana Rolečka to ale při výzkumu rozmanitosti není na překážku.

Pyl sedmikrásky
Pylové zrno sedmikrásky pod elektronovým mikroskopem

Zranitelné monokultury
Studie rovněž ukazuje, že změny klimatu nemají na složení rostlinstva přímočarý vliv. Jedná se spíše o komplexní hru s různými faktory. Vědci prokázali, že vývoj flóry v horských a nížinných oblastech se lišil. Jenže při předpovídání vlivu klimatických změn je u každé lokality potřeba vzít do úvahy rovněž i její specifika. Někde přinese klimatická změna intenzivní důsledky, jinde budou mírnější.

Příkladem jsou smrkové monokultury. Sucho se nejvíc projevuje v jednodruhových jehličnatých lesích, jež se nacházejí v nížinách. „Takové lokality smrkům nikdy nesvědčily. Je to horská dřevina. Už dřív pro ně byly tyto podmínky hraniční a při současném oteplování planety se stávají kritické,“ říká Jan Roleček s tím, že se dá čekat, že na horách nebudou přirozené smrčiny oteplováním tolik zasaženy. Případně se budou posouvat stále výš.   

„Naše studie je pionýrská. Jsme teprve na začátku a budeme v tomto tématu určitě pokračovat. Schopnost rekonstruovat minulou diverzitu se bude určitě zdokonalovat,“ uzavírá Jan Roleček.

Text: Jan Klika, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock, Botanický ústav AV ČR, Přírodovědecká fakulta UK

Přečtěte si také

Biologicko-ekologické vědy

Vědecká pracoviště

Výzkum v této oblasti je zaměřen na studium vztahů jak mezi organismy a prostředím, tak i mezi jednotlivými organismy; výsledky jsou využitelné v péči o životní prostředí. Studium zahrnuje terestrické, půdní a vodní ekosystémy a systémy parazit-hostitel. Výzkum je prováděn většinou na území ČR a přispívá tak k jejímu bio-ekologickému mapování. Dlouhodobá pozorování ve vybraných lokalitách se soustřeďují na typické ekosystémy studované z hlediska geobotaniky, hydrobiologie, entomologie, půdní biologie, chemie a mikrobiologie a na problematiku eutrofizace vybraných přehrad a jezer. V oblasti botaniky je studována taxonomie vyšších a nižších rostlin, zvláště řas, s využitím v oblasti ochrany přírody. Studium molekulární a buněčné biologie, genetiky, fyziologie a patogenů rostlin a hmyzu je předpokladem pro rozvoj rostlinných biotechnologií v zemědělství a využití hmyzu jako modelu pro obecně biologický výzkum. Botanický ústav též pečuje o Průhonický park, který je významnou součástí českého přírodního a kulturního dědictví. Sekce zahrnuje 4 vědecké ústavy s přibližně 1030 zaměstnanci, z nichž je asi 380 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce