Napadené stromy si volají na pomoc ptáky a dravý hmyz

Stromy v lese začnou vydávat vůně, když je napadnou housenky a jiní býložravci. Tento chemický alarm používají k přilákání dravého hmyzu a ptáků, aby se zbavily svých škůdců. Dosud to prokazovaly pouze laboratorní nebo zahradní experimenty. Teď poprvé jev potvrdil česko-německý tým vědců pod vedením Martina Volfa z Biologického centra Akademie věd ČR v přirozeném prostředí – ve 40 metrů vysokých korunách stromů lužního lesa v německém Lipsku. Chemické volání stromů o pomoc je tak účinné, že významně určuje složení hmyzího společenstva v korunovém patře lesa. Tyto znalosti by mohly v budoucnu posloužit při přirozené ochraně proti škůdcům v zemědělství a lesnictví. Objev vědci publikovali v aktuálním čísle časopisu Ecology Letters.

Ano, stromy umí mluvit. Ne však jako my pomocí zvuků, ale prostřednictvím vůní. Každý druh stromu vydává svou vlastní směs těkavých organických sloučenin. Zvířata se naučila v průběhu evoluce tyto chemické látky rozeznat, a tak například listožravý hmyz podle nich hledá své hostitelské rostliny. Stromy však nejsou bezmocné a umí se účinně bránit. Například v listech napadených housenkami produkují hořké látky, které hmyzu nechutnají. Zároveň uvolňují další chemické látky, aby varovaly i ostatní části rostliny. Tímto způsobem zároveň lákají i další zvířata - ptáky a dravý hmyz, kteří se také naučili rozumět chemickému jazyku stromů a přilétají k postiženým větvím, aby si pochutnali na listožravých škůdcích.

„Fakt, že rostliny mohou chemicky přitahovat parazitické vosy, dravé brouky a dokonce i ptáky při napadení škůdci, je známý už nějakou dobu. Kromě chemických látek, jež jsme studovali my, se na daném procesu podílí třeba i změny v barvě listů, které predátoři dokážou zaznamenat,“ říká hlavní autor studie Martin Volf z Entomologického ústavu Biologického centra AV ČR.  „Dosud ale tento obranný mechanismus nebyl testován v korunách vzrostlých stromů v reálném prostředí druhově pestrých lesních ekosystémů. To nám umožnila až kombinace výzkumných metod, kdy jsme sledovali chování hmyzu a predátorů v korunách stromů ve výšce 40 metrů na lipském výzkumném jeřábu a současně prováděli chemické analýzy rostlinných vůní pomocí metabolomiky," říká Martin Volf. Metabolomika je obor, který analyzuje chemické sloučeniny vznikající při buněčných procesech.

Plastelínové housenky odhalily útočníky ve větvích mohutných dubů

Ekologický pokus probíhal v nížinném lese v Lipsku na ploše 1,65 hektaru během zhruba jednoho měsíce v období rašení listů. Vědci vybrali 8 statných dubů, do jejichž korun umístili umělé housenky z plastelíny. Vybrané části stromů zároveň ošetřili postřikem methyl jasmonátu, což je rostlinný hormon, který spouští obranu stromu. Následně sledovali celou kaskádu ekologických dějů – jak se změní chemické složení listů, jaké látky začnou stromy vypouštět do ovzduší, jací predátoři na tyto signály zareagují a na housenky zaútočí a konečně, jak se posléze promění množství a druhové složení hmyzu v korunách stromů. Útoky predátorů dokumentovali na umělých housenkách podle otisků zobáků nebo kusadel. V laboratoři pak nabídli ošetřené a neošetřené listy housenkám bekyně velkohlavé (Lymantria dispar), aby ověřili, zda housenkám skutečně nechutnají.

Vědci potvrdili, že predátoři, jako jsou ptáci, parazitické vosy, draví brouci či mravenci, navštěvovali experimentálně ošetřené větve častěji než neošetřené. Na dubech tak výrazně ubyl počet listožravých housenek. Nejčastějšími útočníky byl dravý hmyz. V laboratorních podmínkách se housenky bekyně vyhýbaly ošetřeným listům, což ukazuje, že stromy navíc produkovaly i látky, které odpuzují býložravý hmyz.

Stromy díky chemickým látkám určují složení hmyzu ve svých korunách

Studie ukázala, že chemická obrana stromů vyvolaná v reakci na poškození je jedním z významných mechanismů, které určují, jak bude vypadat druhové složení hmyzu v korunách stromů. Zároveň výsledky odhalují komplexnost a vzájemnou provázanost ekologických procesů mezi rostlinami a zvířaty. Studie je také vynikajícím příkladem úspěšného mezioborového výzkumu, protože spojuje velmi odlišné vědní oblasti od ekologie, entomologie, rostlinné fyziologie po analytickou chemii.

Na výzkumu se podíleli kromě českých vědců také výzkumníci z Německého centra pro integrativní výzkum biodiverzity iDiv (German Centre for Integrative Biodiversity Research), z Univerzity v Jeně a Univerzity v Lipsku. „Nová zjištění nám mohou pomoci najít alternativní, přirozené strategie pro ochranu proti škůdcům v zemědělství a lesnictví, a tím i snížit množství pesticidů," říká další z autorek studie Nicole van Dam, vedoucí výzkumné skupiny z institutu iDiv a Univerzity v Jeně.

Kontakt:

RNDr. Martin Volf, Ph.D.
vedoucí laboratoře evoluční ekologie
Entomologický ústav Biologického centra AV ČR
e-mail: volf@entu.cas.cz

Mgr. Daniela Procházková
referentka publicity
Biologické centrum AV ČR
778 468 552
e-mail: daniela.prochazkova@bc.cas.cz

Publikace:

Volf, M., Volfová, T., Seifert, C. L., Ludwig, A., Engelmann, R. A., Jorge, L. R., Richter, R., Schedl, A., Weinhold, A., Wirth, C. & van Dam, N. M. (2021): A mosaic of induced and non-induced branches promotes variation in leaf traits, predation and insect herbivore assemblages in canopy trees. Ecology Letters, DOI: 10.1111/ele.13943

Přečtěte si také

• Triky přírody: vědci odhalují, jak vznikají nová antibiotika
• Pomoc, hokej a pivo spojují, politika občany ČR rozděluje
• Více než 140 států světa schválilo zprávy o souvislostech mezi společností a přírodou
• Almanach geovědních pokusů, aneb vánoční dárek školám od „Vesmíru pro lidstvo“
• Čeští vědci se podílejí na vývoji ekologických solárních článků
• PLATOSpec, nový spektrograf v Chile pro lov exoplanet
• Archeologové odkryli u Prahy sídliště staré 7000 let
• Odhalena nová tajemství černých děr
• Čeští vědci dosáhli průlomu ve sledování zemětřesení v Etiopii
• V ÚOCHB AV ČR se otevírá unikátní zázemí pro kryogenní elektronovou mikroskopii