380 likes | 616 Views
Botanika – malá 2009. Milan Štech mechorosty – Jan Kučera cvičení – Jan Košnar, Eva Holá (mechorosty). Náplň kurzu. Systematika - stromečky Ekologie a biologie - pohádky Morfologie a anatomie – jak a proč, k čemu opravdu, ale opravdu jen ty základní pojmy. Požadavky. Poznávačka
E N D
Botanika – malá 2009 Milan Štechmechorosty – Jan Kučera cvičení – Jan Košnar, Eva Holá (mechorosty)
Náplň kurzu • Systematika - stromečky • Ekologie a biologie - pohádky • Morfologie a anatomie – jak a proč, k čemu • opravdu, ale opravdu jen ty základní pojmy Požadavky • Poznávačka • Písemná zkouška
Základní literatura • Obrázky kytek • Hísek K. et Deyl M. (2003): Naše květiny. – Academia, Praha. • Pohádky o kytkách • Briggs D. et Walters S. M. (1997): Plant Variation and Evolution. – Cambridge University Press, Cambridge.(též český překlad – Proměnlivost a evoluce rostlin 2001, Olomouc) • Systém • Mártonfi P. (2003): Systematika cievnatých rastlín. – Univerzita P. J. Šafárika v Košiciach, Košice. • Prezentace přednášek
Další literatura • Systém • Judd W. S., Campbell C. S., Kellog E. A. et Stevens P. F. (2007): Plant Systematics, 3rd. ed. – Sinauer Associates, Inc. Publishers, Sunderland, Messachusetts. • Soltis D. S., Soltis P. S., Endress P. K. and Chase M. W. (2005): Phylogeny and Evolution of Angiosperms. – Sinauer Associates, Inc. Publishers, Sunderland, Messachusetts. • Ehrendorfer F. (1998): Evolution und Systematik: Moose und Gefässpflanzen. – In: Lehrbuch der Botanik für Hochschulen, ed. 34, p. 647–828., G. Fischer Jena et Stuttgart.
Další literatura • Charakteristika čeledí (v klasickém vymezení) • Heywood V. H. (ed.) (1993): Flowering Plants of the World. – Batsford Ltd, London • Novák F.A. (1972): Vyšší rostliny. – Academia, Praha. • Paleobotanika • Willis, J. C. McElwain (2002): The Evolution of Plants. – Oxford Univ. Press, Oxford. • Stewart W. N. et Rothwell G. W. (1993): Paleobotany and the Evolution of Plants, 2nd. ed. – Cambridge University Press • Kvaček Z. et al. (2000): Základy systematické paleontologie I. – učební texty Univerzity Karlovy v Praze, Praha.
Další literatura • Určovací literatura • Kubát K. et al. (2002): Klíč ke květeně České republiky. – Academia, Praha. • Hejný S. et Slavík B.; Slavík B.; Slavík B. et Štěpánková J. [eds] (1988–2005): Květena ČR 1–7 (-8). – Academia, Praha. • Užitkové rostliny • Valíček P. et al. (2002): Užitkové rostliny tropů a subtropů. 2. vydání – Academia, Praha.
Webové stránky • používat jen zaručené zdroje (znát tvůrce stránek) • prezentace z přednášek a systematika vyšších rostlin • Krytosemenné • Angiosperm Phylogeny Webside • Delta (charakteristika čeledí) • atd…
Rosopsida Rosidae Rosales Rosaceae Rosa Systematika Rosa rugosa Suché škatulky × Dobrodružství při jejich tvoření a plnění =
Stuessy 1990 Systematika věda o diverzitě organizmů (o jejich variabilitě a vztazích mezi taxony) • evoluce • fylogeneze • taxonomie, klasifikace
Variabilita • Základem je variabilita mezi jedinci • Ohromná různorodost - nepodobnostna různých úrovních a různě velké mezery - variabilita diskontinuitní (ekotyp) nebo klinální • Důležité je porozuměnístruktuře a příčinám
Zdroje variability • nic není zcela stejné (často ani vegetativně se rozmnožující typy) • jaderná a nejaderná dědičnost • novou kvalitu přináší mutace a genetické rekombinace • mutace vznikají ve všech složkách genotypu • mutace v DNA • delece, duplikace, inverze, traslokace • nejčastějšími mutacemi u rostlin jsou genomové a chromozómové mutace • změna počtu chromozómů (polyploidizace); • zlomení a fúze zlomků při překřížení (aneuploidie); • chybný crossing-over –částí chromozómů • tok genů
Struktura variability • jedinec • fitness • populace • ideální × reálná • rozhoduje o ní reprodukční systém • allogamie (cizosprašnost) • autogamie (samosprašnost) • asexuální rozmnožování • (vegetativní rozmnožování – apomixie, agamospermie) • mezipopulační × vnitropopulační
Vznik variabilitypostupná diferenciace a divergence populací • Heterogenita prostředí = Selekce • řízeno převážně přes fenotypové projevy a přizpůsobením populací ke konkrétním podmínkám • spolupráce genotypu a fenotypu je často velmi komplikovaná • Náhoda = Genetický drift, bottleneck, founder efect • Izolace • prostorová izolace – diferenciace ekologická, geografická (různá škála) • reprodukční izolace – vznik reprodukčně izolačních mechanizmů (nevýhodnost hybridizace mezi adaptovanými biotypy) vznik samostatných taxonůpozvolná speciace
Hybridizace • Narušení izolačních mechanizmů – nová struktura variability • změny prostředí, náhoda • hybridizace • introgrese konvergence nová diferenciace a divergence
Saltační speciace • polyploidie (auto, allo) • změny počtu chromozómů a jejich přestavby
Speciace • různé definice druhu • taxony nejsou rovnocenné!
Makroevoluce • na rodové a vyšší úrovni • ekologická i geografická diferenciace a izolace na vyšší škále • gradualistická • puntuaciomalistická (teorie přerušovaných rovnováh)
Studium variability – sběr dat • morfologické znaky - využití odedávna • anatomické znaky - rozsáhlejší využití od zdokonalení mikroskopu v 19. st. • embryologie • palynologie • cytologie nejmenší počet chromozómů 2n=4 – Happlopappusgracilis(Asteraceae) vysoký početnapř. 2n=ca 250 – Kalanchoë (Crassulaceae) mimořádně vysoké počty mají např. kapradiny 2n= 1260 – Ophioglossumreticulatum
Systematicky významné obsahové látky • sekundární metabolity • taxonomické využití již století • např. glykosidy, anthokyany, betalainy, flavonoidy, terpenoidy, saponiny, alkaloidy, polyacetylény • informaci obsahující proteiny • proteiny – elektroforéza, sérologie (již kolem roku 1900) • molekulární systematika
DNA, RNA • chloroplastové geny • původně gen rbcL kóduje velkou podjednotku fotosyntetického enzymu ribuloso-1,5-bifosfát karboxyláza/oxygenáza (RuBisCO) (= hlavní příjemce uhlíku) • dnes mnoho dalších úseků • jaderné geny • původně úseky ribozomální RNA (dostatek kopií, velmi běžně ITS), dnes již mnohé další úseky DNA – low copy, single copy geny • mitochondriální geny • u rostlin téměř nepoužívány
Tvorba systémů • vychází ze shromážděných poznatků a odráží dobové představy a znalosti • jednoduchá podobnost různého množství znaků • možnost formalizace – fenetika • intuitivní tvorba fylogenetických systémů • zkušenostní pravidla • kladistika – „zcela objektivní“ fylogenetické systémy • jasně daná pravidla –např. maximální parsimonie (úspornost)
Antika • Theophrastos Eresios (372 – 287 př. Kr.) • růstové formy, vytrvalost, atd. • Plinius (23– 79 p. Kr.) • užitkové rostliny • Dioskorides (1. st. p. Kr) • léčivé rostliny
Středověka počátek novověku • až do začátku 16. st. útlum „systematiky“ • léčivé rostliny– abatyše Hildegarda z Bingen (1098 – 1180) • jen malé pokroky v poznání (kvetoucí × nekvetoucí rostliny; sestavení prvních soustav) • mlhavá představa o klasifikaci rostlin - neexistoval pojem rodu a druhu nebo byl neurčitý • John Ray (1628– 1705) – zamítl transmutace druhů, jakási první definice druhu
Umělésystémy • utvořeny převážně s využitím několika málo znaků • de Tournefort (1656–1708) • druhy chápe jako varianty rodu, který vymezil v dnešním pojetí
Carl von Linné (1707 – 1778) • vyvrcholení umělých systémů • „přirozený systém má být stálou snahou botanické systematiky“ – soustava však neodrážela žádné vztahy • důsledně dodržoval 5 kategorií třídu, řád (odpovídal dnešní čeledi), rod, druh a varietu • podle počtu pestíků, rozložení a srůstání tyčinek apod. • „tolik je druhů, kolik jich bylo na počátku stvořeno“ • v některých ohledech však připouštěl možnost „evoluce“ • binomická nomenklatura Species plantarum (1. 5. 1753) = „starting point“ pro cévnaté rostliny
Přirozené systémy • využití poměrně velkého množství znaků • do značné míry již odrážely příbuznost • Jussieu (1748 – 1836) • jednoděložné × dvouděložné, celkem 15 tříd • řada přirozených čeledí, dodnes uznávaných
Charles Darwin (1809 – 1882) • zavedení historického rozměru do systematiky • od této doby snaha všech systémů odrážet fylogenetické vztahy
Fylogenetické systémy • Haeckel (1834 – 1919) • první vytvořil název fylogenie (1894) • vztahy mezi hlavními předdarwinovskými třídami rostlin prezentoval jako nedvouznačný, dichotomicky větvený strom • Bessey (1845 – 1915) • první fylogenetický systém založený na vývojových liniích (základ byl Benthamův-Hookerův systém) • Tachtadžan (1910 –), Cronquist (1919 – 1992 ) • vyvrcholení fylogenetických systémů
„Linnéovská“ klasifikace • na základě podobnosti se objekty shlukují do taxonů, které lze formálně umístit do určité kategorie • Oddělení (divisio): – phyta • pododdělení (subdivisio): – phytina • Třída (classis): – opsida • Podtřída (subclassis): – idae • Řád (ordo): – ales • nadřád (superordo): – anae • Čeleď (familia): – aceae • podčeleď (subfamilia): – oideae • Rod –genus • Druh –species • subspecies • varietas
Fylogenetická klasifikace • Kladistické systémy • „naprostá objektivizace“ tvorby systému • původní a odvozený stav znaku – (sym)plesiomorfie, (syn)apomofie • homologie, homoplázie (paralelismus a reverze) • taxony monofyletické • parafyletické a polyfyletické nelze uznat • neexistují kategorie • jen vzájemně vnořené skupiny – clady • druhy • problém parafyletických taxonů – Amaranthaceae