Dormance – klidová fáze rostlin a živočichů: definice a typy
Dormance: průvodce klidovou fází rostlin a živočichů — definice, typy, spouštěče a adaptace pro přežití v měnícím se prostředí.
Dormance je stav, během kterého se dočasně zpomalí nebo zastaví růst, vývoj a u živočichů i fyzická aktivita. V praxi to znamená výrazné snížení metabolické aktivity, omezení spotřeby energie a často i přechod do odolnějšího fyziologického stavu. Dormance je adaptací na nepříznivé podmínky a bývá úzce vázána na vnější faktory — organismy mohou vstup do klidové fáze synchronizovat s podmínkami prostředí pomocí signálů přicházejících předem nebo až po nastupu stresu. Dormance je přitom součástí širšího kontextu životního cyklu každého organismu a má různé podoby napříč říšemi živých organismů.
Typy dormance podle načasování
Prediktivní dormance nastává tehdy, když organismus přejde do klidového stavu před očekávaným nástupem nepříznivých podmínek. Jako spouštěče slouží dlouhodobé a spolehlivé signály prostředí — typicky změny v délce dne nebo v teplotě. Například u mnoha rostlin se k zahájení dormance využívá délka dne a klesající teplota jsou u nich signály, které připraví pupeny a semena na zimu. U hmyzu je prediktivní dormance známá jako diapauza řízená fotoperiodou; jedinci tak mohou ukončit rozmnožování a shromáždit rezervy ještě před nástupem chladu.
Důsledná dormance (reaktivní) nastává po vzniku nepříznivých podmínek — organismy na ni „reagují“ až když stres nastane. Tento typ je častý v prostředích s nepředvídatelným klimatem (např. pouště s občasnými srážkami). Výhodou je, že jedinci mohou zůstat aktivní déle a plně využít krátkodobě dostupné zdroje; nevýhodou je vyšší riziko úmrtí při náhlém nebo extrémním stresu, což může vést k vysoké úmrtnosti.
Další rozdělení dormance a příklady
- Semenná dormance — semena mnoha rostlin nevyšijí okamžitě, ale vyžadují určité podmínky (chladové ošetření, mechanické poškození obalu, průchod trávicím traktem) k prorůstání. Tento mechanismus zajišťuje, že klíčení nastane za vhodných podmínek.
- Pupenová dormance — u dřevin se pupeny uzavřou a přestanou růst, dokud neuplyne požadovaný období chladu nebo dokud se nezlepší podmínky.
- Diapauza — u hmyzu jde o hormonálně řízený, často dědičně naprogramovaný stav, který může trvat určitou část vývojového cyklu.
- Torpor, hibernace a aestivace — krátkodobé (torpor) nebo dlouhodobé (hibernace v zimě, aestivace v horku/suchu) snížení metabolismu u obratlovců.
Fyziologické mechanismy
Během dormance dochází k celé řadě buněčných a biochemických změn: regulace hormonů (např. vyšší koncentrace abscisové kyseliny u rostlin, změny hormonů u hmyzu), akumulace ochranných látek (cukry, oligosacharidy, proteiny fungující jako kryoproteiny), zpomalení buněčného dělení, snížení dýchání a změny v energetickém metabolismu. U živočichů se často ukládají tukové zásoby, klesá tělesná teplota a srdeční frekvence, zvyšuje se tolerance k dehydrataci nebo mrazu.
Ekologický a evoluční význam
Dormance je klíčová pro přežití druhů v sezónně se měnícím nebo náhodně nepříznivém prostředí. Umožňuje:
- přečkání nepříznivého období (zima, sucho, nedostatek potravy),
- synchronizaci životních fází obyvatel společenstva (kvetení, klíčení, líhnutí),
- bet-hedging strategie v nejistém prostředí — část populace může zůstat aktivní, část v dormanci, čímž se snižuje riziko úplného vyhynutí v nepravidelných podmínkách.
Pro zemědělství a ochranu přírody má dormance praktické důsledky: určování, jak překonat semennou dormanci (stratifikace), pochopení diapauzy u škůdců, prognózy fenologických změn v důsledku klimatické změny (změna signálů jako délka dne a teplota jsou u rostlin často narušovány) a plánování obnovy populací.
Rozdíl vůči podobným stavům
Dormance se liší od krátkodobé quiescence (okamžité, reverzibilní omezení aktivity přímo v reakci na bezprostřední stres) tím, že bývá anticipovaná nebo hormonálně naprogramovaná a trvá delší dobu. Hibernace a aestivace jsou speciální formy dormance u obratlovců, často spojeny s výrazným poklesem tělesné teploty a metabolických funkcí. Diapauza je zase typická pro bezobratlé a často je geneticky zakotvená.
Stručně řečeno, dormance je adaptivní strategie šetření zdroji a přežití v nejistých či nepříznivých obdobích; její formy jsou různorodé a u konkrétních druhů závisí na kombinaci genetických mechanismů a signálů z prostředí.
Během zimního klidu se metabolismus rostlin prakticky zastaví, což je částečně způsobeno teplotami, které zpomalují chemickou aktivitu.
Zvířata
- Hibernace: Hibernace je mechanismus, který používá mnoho savců k šetření energií a přežití nedostatku potravy během zimy. Hibernace může být předvídavá nebo následná.
- Diapauza: Diapauza je prediktivní strategie řízená genotypem zvířete. U hmyzu je běžná v období mezi podzimem a jarem.
- Aestivace: Aestivace je následná dormance, která je reakcí na velmi horké nebo suché podmínky. Je běžná u bezobratlých a vyskytuje se také u plicnatých ryb, salamandrů, pouštních želv a krokodýlů.
- Brumace: Brumace je u plazů obdoba zimního spánku. Od hibernace se liší metabolickými procesy. Plazi obvykle začínají s brumací koncem podzimu. Často se probouzejí, aby se napili vody a vrátili se ke "spánku". Mohou vydržet i několik měsíců bez potravy.
Rostliny
Vývoj ze semene
Semínko, i když není aktivní, je malá živá bytost. Obsahuje zárodek budoucí rostliny, který se nemění ani nevyvíjí: je v klidovém stavu. Obecně se má za to, že semeno "spí", dokud nedostane to, co potřebuje, aby se probudilo. To není správné. Různá semena mají různé návyky, nepochybně přizpůsobené svému prostředí. U semen existují různé druhy klidových stadií:
1. Dormance semen: znamená, že se semena po určitou dobu nevyvíjejí, i když jsou k tomu vhodné podmínky. p98 Opožděné klíčení (vývoj) poskytuje čas na šíření. Uvnitř semene probíhají změny, které dříve či později způsobí, že semeno vyklíčí. Podrobnosti se u jednotlivých druhů velmi liší.
2. Hibernace semen: semena neklíčí, protože nemají vhodné podmínky. Růst je vyvolán určitými událostmi v prostředí. Podrobnosti o spouštěcích událostech jsou známy u některých, ale ne u všech semen. Příkladem jsou déšť, požár, teplota půdy. Mnoho semen vyklíčí až poté, co je sežere a projdou trávicím traktem nějakého živočicha. To je také způsob šíření.
Když semínko vyklíčí ("probudí se"), začne z něj vyrůstat malá rostlinka zvaná semenáček. Ta využívá měkkou dužnatou hmotu uvnitř semínka jako zdroj živin (potravy), dokud není připravena vytvářet si potravu sama pomocí slunečního světla, vody a vzduchu.
Většina semen klíčí pod zemí, kde není sluneční světlo. Rostlina několik dní nebo týdnů nepotřebuje živiny v půdě, protože semeno má vše, co potřebuje k růstu. Později však začne potřebovat sluneční světlo. Pokud je sluneční světlo k dispozici, rostlina ho využije ke zdravému růstu. Pokud světlo není, rostlina ještě nějakou dobu poroste, ale její plastidy nedozrají: chlorofyl se nezelená. Pokud rostlina nemá dostatek světla, nakonec odumře. Potřebuje světlo, aby si mohla vyrobit potravu, až jí dojdou zásoby v semenech.
- Nejstarší semeno datované uhlíkem 14, z něhož vyrostla rostlina, bylo semeno judské datlové palmy staré asi 2 000 let, nalezené při vykopávkách v paláci Heroda Velikého na Masadě v Izraeli. Vyklíčilo v roce 2005.
- Největší semena produkuje kokosová palma Lodoicea maldivica neboli "dvojitá kokosová palma". Celý plod může vážit až 23 kilogramů a obvykle obsahuje jediné semeno.
Související stránky
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to klid?
Odpověď: Dormance je období životního cyklu organismu, kdy se dočasně zastaví růst, vývoj a (u živočichů) fyzická aktivita.
Otázka: Proč organismy přecházejí do klidové fáze?
Odpověď: Organismy vstupují do klidové fáze, aby minimalizovaly metabolickou aktivitu, a tím šetřily energii.
Otázka: Jak je klidová fáze spojena s podmínkami prostředí?
Odpověď: Dřímota bývá úzce spojena s podmínkami prostředí. Organismy mohou synchronizovat vstup do klidové fáze s prostředím prostřednictvím předvídavých nebo následných prostředků.
Otázka: Co je to prediktivní dormance?
Odpověď: Prediktivní dormance nastává, když organismus vstoupí do dormantní fáze před nástupem nepříznivých podmínek.
Otázka: Jak rostliny využívají prediktivní dormanci?
Odpověď: Rostliny využívají délku dne a klesající teplotu jako spouštěče k zahájení dormance před nástupem zimy.
Otázka: Co je to následná dormance?
Odpověď: Následná dormance nastává, když organismy přejdou do klidové fáze po vzniku nepříznivých podmínek.
Otázka: Jaké jsou výhody a nevýhody následného klidu?
Odpověď: Využití následného klidu může být výhodné, protože organismy zůstávají déle aktivní a mohou lépe využívat dostupné zdroje. Náhlé změny podmínek však mohou vést k vysoké úmrtnosti živočichů, kteří využívají následný klidový režim.
Vyhledávání