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. Zatím to prokazovaly jen laboratorní nebo zahradní experimenty, ale teď se tento jev potvrdil poprvé i ve volné přírodě. Za objevem stojí česko-německý tým vědců pod vedením Martina Volfa z Biologického centra Akademie věd.
Napadené stromy volají na pomoc ptáky a dravý hmyz, ukázal výzkum v korunách
Stromy umí mluvit – nikoliv ale jako lidé pomocí zvuků, nýbrž skrze vůně. Každý druh stromu vydává svou vlastní směs těkavých organických sloučenin a zvířata se naučila v průběhu evoluce tyto chemické látky rozeznat. Například listožravý hmyz podle nich hledá své hostitelské rostliny.
Stromy ale proti tomu nejsou ani zdaleka bezmocné a umí se účinně bránit. Například v listech napadených housenkami produkují hořké látky, které hmyzu nechutnají. Zároveň uvolňují další chemikálie, aby varovaly i ostatní části rostliny. Zároveň tímto způsobem 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 Akademie věd 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,“ líčí Volf a doplňuje, že badatelé prováděli chemické analýzy rostlinných vůní pomocí metabolomiky.
- Metabolomika je obor, který analyzuje chemické sloučeniny vznikající při buněčných procesech.
Plastelínové housenky odhalily útočníky
Ekologický pokus uskutečnil výzkumný tým v nížinném lese v Lipsku na ploše 1,65 hektaru během zhruba jednoho měsíce v období rašení listů. Vědci vybrali osm 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 mění chemické složení listů, jaké látky začnou stromy vypouštět do ovzduší, jací predátoři na tyto signály zareagují a na housenky zaútočí a jak se posléze promění množství i 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.
Některé chemické signály lákají ptáky
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.
Vstříc méně pesticidům
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.
Výzkum v korunách stromů
„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.