Botanička Jitka Klimešová zkoumá bohatý podzemní život rostlin

Rostliny nás okouzlují svými pestrobarevnými květy, rozmanitými tvary listů, vznešenými korunami… Ne že by se botaničce Jitce Klimešové nelíbily, nepochybně ano. Největší zalíbení však našla v tom, co byliny ukrývají pod zemí – v kořenech, koříncích a oddencích. Jejich výzkumu zasvětila valnou část své profesionální dráhy, kterou přibližuje v rozhovoru pro čtvrtletník A / Věda a výzkum, oficiální periodikum Akademie věd ČR. 

Na třeboňském pracovišti Botanického ústavu Akademie věd ČR se věnujete rostlinám, které se rozmnožují klonálně. Do vytváření databází s údaji o klonalitě rostlin střední Evropy jste se přitom pustila už v době, kdy se data takto systematicky ještě příliš nezpracovávala.

Ano, dnes už máme třetí verzi, ale první databáze vznikla v roce 1995. Je volně přístupná na internetu a najdete v ní informace o každé rostlině z naší flóry nebo obecně ze střední Evropy – klonální i neklonální, jaké má podzemní orgány, jak daleko se šíří klonálním růstem nebo na kolik dceřiných rostlin se rozpadá. Vykopávala jsem byliny, kreslila je a popisovala, jak vypadají pod zemí. Postupně jsem se zdokonalovala a naučila lépe rozeznávat různé druhy podzemních orgánů – kořenů, kořínků, oddenků, hlíz, cibulek… Všechny tyto pořadače (ukazuje Jitka Klimešová na obrovskou skříň ve své pracovně) jsou plné takovýchto obrázků.

Je jich pěkná řada. Z nich jste vybírala tisíce kreseb do své knihy Temperate Herbs, kterou loni vydalo nakladatelství Academia? Najdeme v ní právě podzemní orgány sloužící k přezimování, jako zásobárny živin, k regeneraci rostlin a k jejich klonálnímu růstu.

Ano. Zároveň se staly podkladem pro další verze databáze na internetu. Na jedné mezinárodní konferenci o klonalitě si všimli, že máme údaje o spoustě rostlin, a nabídli nám účast v tříletém mezinárodním projektu LEDA pro tvorbu databáze vlastností rostlin severozápadní Evropy. Souhlasili jsme. Měli jsme za úkol popsat podobu a funkce podzemních orgánů pro co největší počet z asi 3000 začleněných druhů. Tím jsem se dostala k práci funkčních ekologů.

 Čím přesně se zabývají?

Využívají vlastností rostlin k vysvětlení vegetačních změn, tedy například, jak rostliny reagují na změny v obhospodařování nebo klimatu. Funkční ekologie se stala v posledních dvaceti letech velmi populárním nástrojem k výzkumu změn ve složení rostlinných společenstev a naše data o klonalitě se začala hojně využívat. Zkoumá se mimo jiné, jestli změna prostředí nevede k vymizení nějaké konkrétní vlastnosti rostlin a ke zmenšení funkční bohatosti společenstva.

Můžete to dokreslit nějakým příkladem?

Naše louky jsou loukami jen proto, že se kosí, jinak by zarostly lesem. Proto se důkladně studovalo, jak načasovat kosení, abychom o ně nepřišli a udrželi jejich velkou druhovou bohatost. Pokud nekosíte, jsou na tom lépe vysoké rostliny, které svými listy vlastně zakrývají ostatní byliny. Začnou okamžitě převládat. Jakmile však kosíte víckrát ročně, jsou ve výhodě naopak ty nízké. Když zvolíte prostřední kosení, zůstanou oba typy.

Co z toho vyplývá?

Druhová neboli taxonomická bohatost bude největší v místech, kde nebudete zasahovat pořád stejným způsobem, jeden rok třeba kosení vynecháte. Tam se tudíž bude dařit jak vysokým, tak nízkým rostlinám. Zároveň se zvýší i funkční bohatost. Stejně záleží na načasování kosení. Bude-li se v sezoně sekat moc brzy, časné druhy nestačí vykvést, vytvořit semena a rozmnožit se. Tudíž je začnete postupně ztrácet – a s nimi možná zredukujete i některé služby, které rostlinné společenstvo poskytuje ostatním složkám ekosystému. Například zredukujete nabídku nektaru a pylu pro opylovače na začátku sezony. Už se ví, že nejlepší je variabilita, jaká bývala kdysi, neuplatňovat jeden management na všechny louky.

Navíc je ještě potřeba mít na zřeteli vlastnosti podzemních částí rostlin, které dovolují rostlině růst klonálně a jimž se intenzivně věnujete.

Jistě, ty jsou stejně důležité. Když louku nekosíte několik let, mají klonálně se šířící rostliny výhodu oproti rostlinám závislým na rozmnožování semeny. V nekosené louce totiž vzrůstá konkurence o světlo a semenáčky těžko hledají vhodné místo k vyklíčení, zatímco klonální potomci podporovaní mateřskou částí rostliny nemají s uchycením problémy. Klonální rostliny tak získají prostor, který po znovuobnovení kosení jen nerady opouštějí.

Naše rostliny jsou ve své většině vytrvalé. Jak přesně probíhá životní cyklus u nich?

U nich se první prýt (stonek s listy a květy, který u bylin vnímáme jako rostlinu), vyrostlý ze semínka, nahrazuje dalším prýtem. Ani vytrvalé byliny ale přes zimu nevydrží nad zemí – jejich nadzemní části odumřou a musí pak vyrůstat znovu. Pamatují tudíž na to, aby si pro přečkání zimy vytvořily pod zemí nebo blízko země banku pupenů, z nichž příští rok vyrostou, a zásobu cukrů, která jim umožní – i když zrovna nemají žádnou zelenou část – znovu vyrůst, vybudovat novou hmotu, novou biomasu. Právě to jim umožňují podzemní orgány, do nichž musí rostlina investovat, aby si zajistila budoucnost.

Jakým způsobem si tedy rostlina v prvním roce života udělá svůj první zásobní orgán, aby mohla v příštích letech vyrůstat?

Buď musí stonek nějak dostat pod zem, anebo musí pupeny vytvořit na kořeni. Část rostlin může klíčit pod zemí, což znamená, že první pupeny normálního stonku si vytvoří právě tam. U dalších dokáže kořen bazální pupeny pod zem zatáhnout. Nebo z nadzemních nodů – uzlin, kde na stonek nasedají listy – začnou růst oddenky, které se zavrtají do země. Pak už je opět další osud rostliny zajištěn. Jiné spoléhají na to, že na ně něco napadá, např. listí v lese apod. Tím jsou zakryté a postupně se dostávají pod zem. Takto vznikají u bylin podzemní orgány nesoucí pupeny. Z nich potom mohou na jaře vyrůstat. I když nadzemní část bylin nepřežije zimu, jde o krátkověkou biomasu jen pro jedno léto; podzemní orgány mohou být vytrvalé a sekundárně tloustnout. Nicméně časem původní hlavní kořen přestane fungovat nebo je už hodně starý a začne se rozpadat. Pro některé rostliny to znamená konec. Jiné však dokážou ze stonku nechat vyrůst přídatné (adventivní) kořeny a rostlina pokračuje v růstu. Jakmile umí vytvořit adventivní kořeny, je připravená ke klonálnímu rozmnožování – můžete ji rozseknout a ona přežije.

Na co se nyní soustřeďujete?

Stále pracujeme s naší databází vlastností pro českou flóru – je jediná svého druhu na celém světě. Pokračujeme v analýzách. Jsme schopni kupříkladu říct, že ve střední Evropě platí, že čím je vlhčí stanoviště, tím víc převládají rostliny klonální a produkující dlouhé oddenky. Testujeme význam těchto znaků pro zdatnost rostliny za různých podmínek. Problém je, že nevíme, jestli naše poznatky platí po celém světě. Takže potřebujeme srovnávat naši flóru s jinými oblastmi. Snažíme se inspirovat vědce v jiných částech světa, aby řešili stejné otázky.

Jaké jsou vaše další plány?

Náš tým na třeboňském pracovišti Botanického ústavu AV ČR má nakročeno jednak k velkým celosvětovým škálám, jednak k malým detailním studiím. Co se týká velkých škál, začali jsme zkoumat klonální vlastnosti rostlin amerických prérií a rozvíjíme spolupráci s kolegy pracujícími v mongolských stepích, v brazilských tropických trávnících nebo australských temperátních trávnících. Detailní studie spočívají v interdisciplinárním zkoumání funkčnosti rostlinných vlastností pomocí ekologických pokusů, anatomie, morfologie a fyziologie. Spolupracujeme například se skupinou Václava Motyky z Ústavu experimentální botaniky AV ČR na problematice odnožování rostlin z kořenů. Zajímá nás, jaké je hormonální řízení této zajímavé schopnosti rostlin. Je typická například pro polní plevely, představuje nezávislou cestu rostlin ke klonálnímu růstu, ale téměř nic se o ní neví.

Jitka Klimešová a její kolegové se podíleli na projektu PLADIAS zaměřeném na výzkum diverzity české vegetace a flóry. Vznikla rozsáhlá, veřejně přístupná databáze v češtině (https://pladias.cz/). Obsahuje informace zajímavé pro odborníky i veřejnost: kde dané rostliny u nás rostou, v jakých typech společenstev, jaké jiné vlastnosti kromě podzemních orgánů mají. Je uživatelsky jednoduchá, každý si v ní informace o „své“ rostlině najde.

prof. RNDr. Jitka Klimešová, CSc., Botanický ústav AV ČR

Vystudovala systematickou biologii a ekologii na Přírodovědecké fakultě UK. Věnuje se populační biologii, funkční morfologii a ekologii rostlin. Absolvovala několik vědeckých stáží v zahraničí, včetně ročního pobytu ve Smithsonian Environmental Research Center v Edgewateru v USA. Opakovaně se účastnila vědeckých expedic na arktické souostroví Svalbard. Je autorkou i spoluautorkou více než stovky publikací v mezinárodních časopisech, příležitostně přednáší na Přírodovědecké fakultě JU a UK, školí doktorandy.

Plnou verzi rozhovoru najdete v časopise A / Věda a výzkum na stranách 34 až 39. Čtvrtletník vydává Akademie věd ČR v tištěné formě i elektronicky. Jeho hlavním cílem je představit veřejnosti poutavou formou výzkumy vědců a vědkyň z pracovišť Akademie věd ČR. Všechna čísla jsou ve formátu PDF a v listovací verzi k dispozici na webové stránce AV ČR.

4/2019 (verze k listování)
4/2019 (verze ke stažení)

Připravila: Jana Olivová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Jana Plavec, AV ČR

Přečtěte si také

• Paraziti jsou podle mě nádherné organismy, říká Julius Lukeš
• O myších a lidech. Vědci zjistili souvislosti migračních tras člověka a myši
• Svůj svátek slaví i včely. Jaká je role opylovačů v krajině a co je ohrožuje?
• Evoluce věčně živá. V čem tkví podstata biologické rozmanitosti?
• Pozor na klíšťata v městských parcích, jsou nebezpečná, varují odborníci
• Unikátní rozmnožování skokanů z Moravy potvrdili vědci i u dalšího druhu žáby
• Embrya parazitických ryb hořavek se naučila přemet, který jim umožňuje přežít
• Na světě klesá počet velkých šelem – vymírání čelí například levharti
• Vědec chce rozlousknout záhadu rozmanitosti přírody za pomoci mušek octomilek
• Rostliny se mohou přizpůsobit klimatickým změnám, aniž by změnily svoji DNA