Mramorovaný rak: parthenogenetický invazivní druh jako použitelný biologický model

Abstract

V této disertační práci předkládáme v první kapitole přehledovou práci o klonálním raku mramorovaném a příklady jeho použití jako modelového druhu a zároveň představení možných hrozeb, které může znamenat pro invadovaný ekosystém. Korýši, a zejména raci, představují praktické modelové organismy pro etologické studie ve vodních ekosystémech. Raci mají výhody v jejich komplexních sociálních interakcích, různé potravní návyky, cykly aktivity, preference habitatů, stejně jako využití zdrojů na úrovni druhů, pohlaví či věku, a to jak v přírodních, tak i v laboratorních podmínkách. Raci hrají důležitou roli v ekosystému a jsou často považováni za klíčové druhy a ekosystémové inženýry. V druhé kapitole, byly popsány základní morfometrické zákonitosti raka mramorovaného analýzou délko-hmotnostních vztahů a kondičního faktoru. Šířka abdomenu a velikost klepet rostla prokazatelně rychleji než velikost těla, což poukazuje na důležitost těchto částí těla. První reprodukce byla zaznamenána při nejmenší celkové délce těla 31,5 mm (ale pohybovala se v rozmezí 31,5-73,5 mm) a plodnost při první reprodukci se pohybovala mezi 22-349 vajíčky. Plodnost byla úzce závislá na délce a hmotnosti samic. Nejužší závislost celkové plodnosti byla ale zjevná oproti počtu vajíček na třetím páru pleopodů, což může být dobrým nástrojem pro odhad celkové snůšky vajíček i u samic, které části snůšky ztratily. Výsledky mohou pomoci v experimentálních chovech a ve využití druhu pro výzkumné účely. Ve třetí kapitole byly sledovány interakce raka mramorovaného s dalšími dvěma invazními druhy raků. Ekosystémy totiž v současnosti čely mnohonásobným invazím, ale vědomosti o interakcích těchto druhů stále nejsou dostatečné. Proto byl rak mramorovaný studován v interakcích s dvěma velmi dobře známými invazními a agresivními druhy, rakem červeným a rakem kalikovým, který vytlačuje raka pruhovaného v řece Rýn. Rak mramorovaný schopen dominovat nad velikostně srovnatelnými jedinci obou druhů. Úspěšnost v interakcích a jejich intenzita zároveň korelovala s velikostí a pohlavím oponentů a přítomností zdrojů (úkrytu). Sledované výsledky mohou být v reálných podmínkách jiné zejména vzhledem k větší maximální velikosti raka červeného, nicméně agrese a sociální hierarchie nejsou jediné faktory určující úspěšnost invazního druhu. Dalšími důležitými faktory jsou zejména reprodukční strategie a adaptabilita druhu. Partenogenetický rak mramorovaný představuje značnou hrozbu pro invadované ekosystémy a původní biodiverzitu, a to nejen pro původní druhy raků, ale i pro ostatní organismy. Stranou biologických invazí stojí další faktor ovlivňující vodní organismy a ekosystémy - chemické znečištění, ve které farmaceuticky aktivní látky hrají recentně velmi výraznou roli. Efekt farmak na raka mramorovaného použitého jako modelový organismus je náplní čtvrté kapitoly disertační práce. Efekt environmentálně relevantních koncentrací vybraných farmak byl sledován s použitím relativně jednoduchého sledování změn v chování. Výsledky ukazují, že i takto nízké koncentrace polutantů jsou schopny změnit životní projevy raků. Při testování jednotlivých farmak byla ale sledována značná variabilita v jejich účinku. Tato variabilita i mezi terapeuticky podobnými substancemi může být zapříčiněna délkou expozice, koncentrací látek, metodami expozice, ale i použitým druhem, jak je patrné zejména ze známé literatury i z naší práce. Efekt směsí polutantů na úrovni environmentálně relevantních koncentrací má viditelný přímý efekt na chování raků, ale není snadné jej tak jednoduše interpretovat jako o jednotlivě testovaných látek. Efekt těchto směsí záleží na aditivním, synergickém nebo antagonistickém vztahu jednotlivých použitých látek. Tak či onak, naše práce poukazují, že jak jednotlivé látky, tak jejich směsi signifikantně mění chování sledovaných organismů, což může ve finále znamenat narušení přirozených procesů ve vodních ekosystémech.