0041534

BOJ

O EXISTENCI

EVOLUCE PŘÍRODNÍM VÝBĚREM

EVOLUCE PŘÍRODNÍM VÝBĚREM

SOUVISLOSTI

OSOBNOST

Charles Darwin (1809–1882)

POČÁTKY

1788 Hrabě de Buffon publikuje dílo o 36 svazcích Histoire Naturelle (Historie přírody), v němž nastiňuje první představy o evoluci.

1809 Jean­Baptiste Lamarck tvrdí, že živé organismy se vyvíjejí děděním získaných vlastností.

POTÉ

1869 Švýcarský lékař Friedrich Miescher objevuje DNA, ačkoli její úloha v dědičnosti ještě není známa.

1900 Gregor Mendel znovuobjevil zákony dědičnosti při pokusech s hrachem.

1942 Britský biolog Julian Huxley poprvé používá termín „moderní syntéza“ pro mechanismus, o němž se předpokládá, že řídí evoluci.

Charles Darwin

Přírodní výběr, koncept vytvořený britským přírodovědcem Charlesem Darwinem a popsaný v jeho knize O původu druhů přírodním výběrem (1859), je klíčový mechanismus evoluce živých organismů, jehož důsledkem je různá míra přežívání a reprodukčních schopností. Ty organismy, které mají vyšší rozmnožovací úspěšnost, předávají svoje geny většímu počtu jedinců v další generaci, takže jedinci s takovými znaky se stávají běžnějšími.

Na Galapágy

Mladý Charles Darwin začal poprvé uvažovat o evoluci během své průkopnické vědecké expedice kolem světa na palubě lodi HMS Beagle v letech 1831 až 1836. V mládí Darwin přijímal ortodoxní výklad bible, podle něhož bylo stáří Země pouhých několik tisíc let. Na palubě lodi Beagle však přečetl nedávno publikované dílo Principles of Geology (Zákony geologie) skotského geologa Charlese Lyella, který v něm ukázal, že horniny vykazují známky malých postupných kumulativních změn, k nimž docházelo během velmi dlouhých období – spíše milionů než tisíců let. Když Darwin pozoroval

Darwina, narozeného roku 1809 v Shropshire ve Velké Británii, od mládí fascinovala přírodověda. Při studiu na Cambridgeské univerzitě se spřátelil s několika vlivnými přírodovědci včetně Johna Stevense Henslowa. Díky tomu byl vyzván, aby se připojil k expedici kolem světa na lodi Beagle. Henslow pomáhal Darwinovi s katalogizací a publikováním jeho nálezů.

Výzkumy přinesly Darwinovi slávu a uznání – roku 1853 královskou medaili Královské společnosti a stipendium Linného společnosti v roce 1854.

Přírodní výběr zkoumá každým dnem a každou hodinou po celém světě i ty nejmenší variace. Charles Darwin

typy krajiny po celém světě, ovlivněné procesy eroze, sedimentace a sopečné činnosti, začal přemýšlet o živočišných druzích měnících se v průběhu dlouhých období i o příčinách takových změn. Při zkoumání zkamenělin a pozorování živých živočichů Darwin vypozoroval určité vzorce; např. si povšiml, že vymřelé druhy byly často nahrazovány druhy podobnými, avšak odlišnými, moderními.

Darwinovy terénní výzkumy v souostroví Galapágy u Jižní Ameriky na podzim roku 1835 přinesly mimořádně přesvědčivé důkazy pro jeho pozdější teorii evoluce

Navzdory stále chatrnějšímu zdraví Darwin zplodil deset dětí a nikdy neustal ve studiu a vyvíjení nových teorií. Zemřel v roce 1882.

Hlavní díla

1839 Zoologie expedice na lodi Beagle

1859 O původu druhů

přírodním výběrem

1868 Rozdíly mezi živočichy a rostlinami při domestikaci

1872 Vyjadřování emocí u člověka a u živočichů

PŘÍBĚH EVOLUCE

Viz také: Nejstarší teorie evoluce 20–21 ■ Zákony dědičnosti 32–33 ■ Úloha DNA 34–37 ■ Sobecký gen 38–39 ■ Potravní řetězec 132–133 ■ Hromadná vymírání 218–223 ■ Analýza životaschopnosti populace 312–315

přírodním výběrem. Darwin zjistil, že tvar krunýře tamních obřích želv se od ostrova k ostrovu mírně liší. Silně jej také zaujalo, že zde nalezl čtyři velmi podobné, avšak přesto se vzájemně lišící variety drozdců mnohohlasých, přičemž žádný jednotlivý ostrov neobývala více než jedna varieta těchto ptáků. Pozoroval i malé ptáky, kteří vypadali stejně, lišili se však velikostí a tvarem zobáků. Darwin z toho odvodil, že každá skupina musela mít společného předka, avšak v rozdílném prostředí se vyvinuly rozdílné znaky.

Darwinovy závěry

Po Darwinově návratu do Anglie jej přiměly k přemýšlení rozdílné tvary zobáků malých galapážských ptáků, kteří se obvykle nazývají „pěnkavky“, ačkoli nemají s pravými pěnkavami nic společného. Darwin věděl, že ptačí zobák je hlavním nástrojem pro získávání potravy, takže jeho délka a tvar vypovídají o potravě ptáka. Pozdější výzkumy odhalily, že na Galapágách žije 14 různých druhů pěnkavek. Rozdíly mezi jejich zobáky jsou očividné a významné. Například kaktusové pěnkavky mají dlouhé, zašpičatělé zobáky, které jsou ideál ní pro vybírání semínek z plodů kaktusů, zatímco pozemní pěnkavky mají krátké a tlustší zobáky, vhodnější pro sběr velkých semen na zemi. Pěnkavky rodu Certhidea zase mají štíhlejší a ostřejší zobáky, ideální pro lapání letícího hmyzu.

Darwin začal uvažovat o tom, že pěnkavky se vyvinuly ze společného původního druhu pěnkavek, jenž se na ostrovy dostal z jihoamerické pevniny. Došel k závěru, že variace v populacích pěnkavek se vyvinuly v různých typech galapážských stanovišť, kdy se každá

stavby a velikosti zobáků u galapážských pěnkavek

Geospiza magnirostris

Krátký ostrý zobák velké pozemní pěnkavky velkozobé, největší z Darwinových pěnkavek, jí umožňuje drtit ořechy.

Geospiza fortis

Zobák středně velké pozemní pěnkavky prostřední se rychle přizpůsobuje velikosti semen.

Geospiza parvula

Krátký a tlustý zobák stromové pěnkavky malinké je vhodný pro sběr semen, plodů i hmyzu.

skupina přizpůsobila více či méně specializovanému typu potravy během procesu, jejž později nazval „přírodním výběrem“. V průběhu času se potom z pěnkavek staly samostatné druhy.

Na počátku 21. století přinesli vědci z Harvardovy univerzity nové důkazy o tom, jak k tomu došlo, na genetické úrovni. Jejich zjištění, publikovaná roku 2006, ukázala, že bílkovina zvaná kalmodulin reguluje geny odpovídající za tvar ptačího zobáku a její hladina je vyšší u kaktusových pěnkavek s dlouhým zobákem než u pozemních druhů se zobákem kratším.

Upřesňování teorie

Darwin byl ovlivněn dílem Thomase Malthuse An Essay on the Principle of Population ( Pojednání o principu populace, 1798). V něm

Certhidea olivacea

Úzký pinzetovitý zobák zelené pěnkavky lesňáčkovité jí umožňuje chytat malý hmyz a pavouky.

Malthus předpověděl, že růst lidské populace nakonec předstihne produkci potravin. Tato myšlenka byla v souladu s tím, co Darwin vypozoroval při soupeření jednotlivých živočichů i druhů o zdroje. Tento aspekt soupeření se stal ústřední myšlenkou vznikající Darwinovy teorie evoluce.

V roce 1839 Darwin vypracoval svoji představu o evoluci přírodním výběrem. Váhal však s jejím zveřejněním, neboť mu bylo jasné, že tato teorie by rozpoutala bouři nesouhlasu ze strany těch, kdož by ji považovali za útok proti náboženství a církvi. Když však Darwin v roce 1857 začal dostávat zprávy od svého kolegy, britského přírodovědce Alfreda Russela Wallace, jenž došel zcela nezávisle k velmi podobným závěrům, uvědomil si, že své myšlenky zveřejnit musí. ❯❯

Srovnání

SOUVISLOSTI

OSOBNOST

Georgij Gause (1910–1986)

POČÁTKY

1925 Alfred James Lotka poprvé používá rovnice pro analyzování změn v populacích predátor–kořist; o rok později to nezávisle na něm provádí matematik Vito Volterra.

1927 Volterra prohlubuje a aktualizuje svoji práci z roku 1926 a zahrnuje do ní i různé ekologické interakce uvnitř společenstev.

POTÉ

1959 G. Evelyn Hutchinson rozvádí Gausevy představy a přichází s poměrem popisujícím meze podobnosti mezi dvěma konkurujícími si druhy.

1967 Robert MacArthur a Richard Levins používají teorii pravděpodobnosti a rovnice Lotky­Volterry k popisu vzájemného působení druhů žijících pohromadě na jednom místě.

ABSOLUTNÍ KONKURENTI NEMOHOU ŽÍT POHROMADĚ

PRINCIP KONKURENČNÍHO VYLOUČENÍ

Konkurence je hnací silou evoluce; potřeba být větší, silnější a lepší nevyhnutelně vede ke vzniku přizpůsobení, jež poskytují druhu určité výhody. Pokud dva druhy soupeří o stejné zdroje, ten, který má nějakou přednost, vytlačí druhý. V důsledku toho slabší z obou druhů buď vymře, nebo se přizpůsobí, takže už nepředstavuje

konkurenci. Toto tvrzení, známé jako „princip konkurenčního vyloučení“, bylo poprvé použito ruským mikrobiologem Georgijem Gausem a je známo také jako Gauseho zákon.

Gause odvodil svůj princip z laboratorních pokusů, kdy používal kultury mikroorganismů, nikoli z pozorování v přírodě. V přírodě, tvrdil, existuje příliš mnoho proměnných,

Jak dokážou lesňáčci žít vedle sebe

lesňáček skvrnitý

lesňáček kaštanovoprsý

lesňáček

Pět druhů lesňáčků může žít na stejném stromě, neboť každý z nich obývá svou vlastní „niku“. Ptáci žijící tímto způsobem bez větších překryvů si nekonkurují.

lesňáček stromový

proužkoboký

lesňáček žlutokorunkatý

Viz také: Evoluce přírodním výběrem 24–31 ■ Ekologické niky 50–51 ■ Ekologie živočichů 106–113 ■ Ekosystém 134–137

■ Ekologické gildy 176–177 ■ Konstruování nik 188–189 ■ Invazní druhy 270–273

v přírodě princip konkurenčního vyloučení – přestože jde o užitečný teoretický model – pozorovat jen vzácně, protože ve snaze o přežití má slabší konkurent tendenci co nejrychleji utéci nebo se přizpůsobit.

Vyloučení konkurence

Červená veverka obecná je menší než šedá veverka popelavá a má mnohem omezenější jídelníček i stanoviště. Veverku obecnou může také zabíjet veverčí parapoxvirus, který přenáší veverka popelavá, pro niž je však neškodný.

aby bylo možné učinit závěry o tom, jak ekologické mechanismy doopravdy fungují. Podle něj došlo od časů Darwina jen k velmi malému pokroku v poznání toho, jak mezi sebou druhy soupeří o přežití, zatímco experimentální metody umožnily velký pokrok v oblastech, jako je např. genetika. Ve skutečnosti můžeme

Typy konkurence

Princip konkurenčního vyloučení zahrnuje dva hlavní typy konkurence. Vnitrodruhová kompetice probíhá mezi jedinci téhož druhu a zajišťuje přežívání nejschopnějších, takže pouze nejzdravější jedinci – či takoví, kteří jsou nejlépe přizpůsobeni určitému prostředí – se budou rozmnožovat.

Druhým typem je mezidruhová konkurence mezi dvěma druhy závislými na stejných zdrojích. Z nich nejdůležitější je „limitující zdroj“, tedy takový, jenž k tomu, aby se mohly rozmnožovat,

Většina živých tvorů dokáže provést změny nezbytné pro vlastní přežití. Každým rokem může v jedné zahradě žít řada druhů ptáků, neboť každý z nich funguje v jiné „nice“. Ptáci mají odlišný tvar a velikost zobáku, což jim umožňuje živit se různými druhy potravy – červenka dává přednost hmyzu, pěnkava žere semena. Lišit se mohou i jejich stanoviště a časy přijímání potravy; to se označuje jako rozdělení zdrojů.

V roce 1957 si Robert MacArthur povšiml tohoto jevu u amerických lesňáčků. Jedinci každého z pěti jím pozorovaných druhů se specifickým zbarvením poletovali mezi jehličnatými stromy a živili se hmyzem. Byli schopní žít pohromadě na stejném stanovišti, neboť potravu nehledali ve stejné

Vytvořme si k tomuto účelu umělý mikrokosmos… naplňme zkumavku živným médiem a to předložme různým druhům prvoků, živících se stejnou potravou nebo požírajících se navzájem.

Georgij Gause

části stromu, ale v rozdílných výškách a hloubkách větvoví. Takto se vyhýbali vzájemné konkurenci.

Invazní konkurent

potřebují oba druhy. Ekologové rozlišují ještě dva další typy. Jedním je interference, kdy spolu dva organismy přímo bojují o limitující zdroj, jako např. o partnera či partnerku nebo o preferovanou potravu. Dalším je využívání, což je nepřímá konkurence, např. kompletní spotřebování určitého zdroje, z něhož pak pro konkurenta nic nezbude; to lze pozorovat u rostlin, kdy jeden druh přijímá živiny nebo vodu účinněji než sousedící druhy.

Často vznikne problém tehdy, když je do ekosystému náhle vnesen exotický druh. Červené a šedé veverky ve Velké Británii jsou pro to výbornou ilustrací. Když byly kolem roku 1870 z Ameriky dovezeny šedé veverky popelavé, oba druhy začaly soupeřit o tutéž potravu i stanoviště, což vystavilo domácí populace veverky obecné velkému tlaku. Veverka popelavá byla ve výhodě, neboť se dokázala přizpůsobit i jiné potravě –je kupř. schopná žrát zelené žaludy, zatímco veverka obecná dokáže strávit jen žaludy zralé. Ve stejné části lesa zvládnou veverky popelavé zlikvidovat veškeré zásoby potravy, aniž by veverkám obecným ponechaly aspoň malé sousto. Dokážou také žít ve větších počtech a na různých stanovištích, takže lépe přežívají i v případě, že je les zničen. V důsledku toho se veverka obecná dostala v Anglii na pokraj vyhynutí. ■

SOUVISLOSTI

OSOBNOST

Aristoteles (asi 384–322 př. n. l.)

POČÁTKY

kolem 1500 př. n. l. Staří Egypťané mají znalosti o rozdílných vlastnostech rostlin.

POTÉ

8.–9. století n. l. Islámští učenci z dynastií Umajjovců a Abbásovců překládají řadu Aristotelových děl do arabštiny.

1551–1558 Conrad Gessner v díle Historie živočichů rozděluje živočichy celého světa do pěti základních skupin.

1682 John Ray publikuje knihu Historie rostlin s popisy více než 18 000 druhů.

1735 Carl Linné zavádí systém binomických názvů, první důslednou klasifikaci organismů, podle níž pojmenovává všechny druhy popsané v jeho díle Systema Naturae (Systém přírody).

VE VŠECH ČÁSTECH PŘÍRODY JE NĚCO

ÚŽASNÉHO

KLASIFIKACE ŽIVÝCH ORGANISMŮ

Od počátku známých dějin se lidé pokoušeli identifikovat organismy podle jejich využívání. Egyptské nástěnné malby z období asi 1500 př. n. l. kupříkladu ukazují, že lidé znali léčivé vlastnosti mnoha rostlin. V díle Historie živočichů se řecký filozof a vědec Aristoteles poprvé pokusil o seriózní klasifikaci organismů na základě studia jejich anatomie, životních cyklů a chování.

Zásady klasifikace

Aristoteles rozdělil živé organismy na rostliny a živočichy. Poté roztřídil do skupin kolem 500 druhů živočichů podle zřetelných anatomických rysů, např. zda měli krev, byli „teplokrevní“, nebo „studenokrevní“, zda měli čtyři končetiny nebo více a zda rodili živá mláďata či kladli vejce. Zaznamenal také, kteří živočichové žili v moři, na pevnině a kteří létali ve vzduchu. Co bylo nejdůležitější, Aristoteles použil pro tato seskupení názvy, jež byly později přeloženy do latiny jako „rod“ ( genus) a „druh“ ( species) – pojmy, jež moderní taxonomové používají dodnes.

Aristoteles umístil živočichy na scala naturae (žebříku přírody)

o jedenácti úrovních, odlišených podle způsobu přivádění mláďat na svět. Ti na nejvyšších stupních rodili živé, teplé a vlhké potomky; ti na stupních nižších kladli studená, suchá vejce. Lidé byli na vrcholu žebříku spolu s dalšími živorodými tetrapody (čtvernožci); kytovci, ptáci a vejcorodí čtvernožci byli zařazeni níže. Na samý práh své stupnice umístil Aristoteles nerosty a na stupně nad nimi potom rostliny, červy, houby, hmyz mající larvy a živočichy se skořápkou či krunýřem. Přestože Aristotelův klasifikační systém

Pokud jakákoli osoba považuje zkoumání ostatních částí živočišné říše za nedůstojný úkol, musí za stejně nedůstojný považovat i výzkum člověka. Aristoteles

USPOŘÁDÁVÁNÍ

PŘÍRODNÍHO SVĚTA

Viz také: Mikrobiální prostředí 84–85 ■ Systém pro identifikaci všech přírodních organismů 86–87 ■ Koncept biologického druhu 88–89 ■ Mikrobiologie 102–103 ■ Chování živočichů 116–117 ■ Ostrovní biogeografie 144–149

Chobotnice splývá se svým okolím. Schopnost těchto živočichů měnit zbarvení byla jedním z Aristotelových přesných pozorování.

byl primitivní, byl založený z velké části na přímých pozorováních, z nichž mnohá byla učiněna na ostrově Lesbos. Aristoteles zaznamenával skutečnosti, jichž si nikdo jiný nepovšiml, včetně např. toho, že mláďata ostrouna obecného rostou uvnitř těl svých matek, samci křížovce jihoasijského střeží vajíčka a chobotnice dokážou měnit zbarvení. Jeho pozorování byla většinou správná –a některá z nich byla potvrzena až o mnoho staletí později.

Velký řetězec bytí

Aristotelova metoda klasifikace navzdory svým omezením silně ovlivňovala všechny pozdější pokusy o třídění živočichů a rostlin až do 18. století. Středověké křesťanství rozvinulo svoji scala naturae jako „velký řetězec bytí“ s Bohem na vrcholu přísné hierarchie, lidmi a zvířaty uprostřed

Aristoteles

a rostlinami nejníže. Švýcarský

lékař Conrad Gessner sestavil první moderní soupis živočichů – nazývaný též Historie živočichů – v polovině 16. století. Toto monumentální pětisvazkové dílo vycházelo z klasických zdrojů, avšak zahrnovalo i nově objevené druhy z východní Asie. Pokrývalo všechny hlavní skupiny živočichů, jak je viděl Gessner:

Aristoteles se narodil v Makedonii ve starověkém Řecku. Oba rodiče mu zemřeli, když byl mladý, vychovával ho proto poručník. Ve věku 17 nebo 18 let vstoupil Aristoteles do Platonovy Akademie v Aténách, kde po dvacet let studoval a psal o fyzice, biologii, zoologii, politice, ekonomice, vládnutí, poezii a hudbě. Později odjel se svým žákem Theofrastem na ostrov Lesbos, aby studoval tamní rostlinstvo a živočišstvo. Velká část jeho Historie živočichů vychází právě z pozorování na tomto ostrově. Aristoteles vyučoval jak budoucího vědce

živorodé čtvernožce (savce), vejcorodé čtvernožce (plazy a obojživelníky), ptáky, ryby a vodní živočichy a hady a štíry. V roce 1682 anglický přírodovědec John Ray sestavil ekvivalentní botanický soupis ve své knize Historie rostlin. O zhruba padesát let později klasifikaci živých organismů kompletně změnilo Linnéovo dílo Systema Naturae ■

Ptolemaia, tak i krále Alexandra

Velikého. Roku 335 př. n. l.

založil svoji vlastní školu v aténském Lyceu. Po smrti Alexandra

Velikého v roce 322 př. n. l.

Aristoteles uprchl z Atén a téhož roku zemřel na ostrově Euboia.

Hlavní díla

4. století př. n. l.

Historie živočichů

O částech živočichů

O vzniku živočichů

O pohybu živočichů

O posloupnosti živočichů