Co mají společného horské rostliny a Sisyfos?

„Průměrná evropská horská rostlina je jak Sisyfos. Během dob meziledových se škrábe do vysokých nadmořských výšek, pak ale přijde zalednění, které ji zase srazí dolů do podhůří,“ přirovnává výsledky nové publikace v Nature Communications evoluční biolog Jan Smyčka z Centra pro teoretická studia, společného pracoviště Univerzity Karlovy a Akademie věd.

Androsace helvetica (pochybek švýcarský) je vysokohorská rostlina žijící na vápencových skálách v Alpách a Pyrenejích.

Co dělala průměrná evropská horská rostlina ve čtvrtohorách, kdy se střídaly doby ledové a meziledové? Tuto otázku si před deseti lety položil a systematicky na ni začal hledat odpověď mezinárodní tým vědců. „O evropských horských rostlinách se píše již od začátku 19. století. Je to dokonce téma, které do značné míry stálo u zrodu samotné evoluční biologie. Nezodpovězenou otázkou ale dosud zůstávalo, kde a jak tyto rostlinné druhy a linie, které dnes hojně rostou a krásně kvetou na horách, přežívaly v období střídajícího se zalednění a odlednění ve čtvrtohorách,“‎ popisuje Jan Smyčka, první autor studie, která dnes vyšla v odborném časopise Nature Communications.

„Podle klasické představy o zalednění například v Alpách nemohlo přežít moc živého. Nás zajímalo, jakým způsobem ty horské rostliny přežily, protože dnes známe Alpy jako místo s bohatou vysokohorskou květenou. Samozřejmě podobné studie na toto téma vznikaly již v minulosti, ale většinou se zaměřovaly pouze na jednu skupinu rostliny. Když jsme udělali rešerši, tak jsme nedokázali najít obecně platný závěr, který by přežívání vysokohorských rostlin ve čtvrtohorách vysvětloval. Proto jsme se rozhodli udělat velkou systematickou studii, kterou postupně financovala Evropská výzkumná rada (ERC), Francouzská výzkumná agentura (ANR) a Grantová agentura České republiky (GAČR),“‎ vysvětluje evoluční biolog.

Evoluční biolog Jan Smyčka na jedné z výzkumných výprav. 

Sesbírat, izolovat, analyzovat

Vědcům se podařilo nasbírat na 250 druhů horských rostlin ze šesti skupin, které následně analyzovali stejným molekulárně-biologickým a statistickým přístupem. „Nejdelší dobu nám trval sběr vzorků. Ačkoliv jsme se zaměřovali na horské rostliny a pro většinu jsme skutečně lezli na kopec, paradoxně nejnižší místo odběru je pouhých třicet centimetrů nad mořskou hladinou. Jednalo se o druh Primula palinuri – endemickou prvosenku patřící do horské skupiny, která roste na mořských útesech v jižní Itálii. Za touto rostlinou jsme tak doplavali a s odebraným vzorkem v zubech jsme pak plavali zpět na pláž,“‎ vzpomíná s úsměvem Smyčka.

Kromě terénních sběrů výzkumníci vzorky získávali i z botanických zahrad nebo rostlinných archivů. „Poté následuje izolace DNA, sekvenace, analýza a následné bioinformatické zpracování a hledání souvislostí. I když v posledních letech došlo k rozvoji nových molekulárně-genetických technik a dnes by šlo použít i jiný přístup, naší výhodou je obrovské množství dat, které je možné mezi sebou porovnávat.“‎

Phyteuma pseudorbiculare je endemit vápencových hor západního Balkánu. Tento byl vyfocen v sedle Provuša v Černé hoře.

Stěhovavé i otužilé rostliny

„Nalezli jsme dvě evoluční strategie – u pěti ze šesti studovaných skupin rostlin překvapivě nedošlo s nástupem čtvrtohor k žádným výrazným zrychlením či zpomalením v procesu vzniku druhů. Vypadá to, že rostliny se cyklickým změnám zaledňování a odledňování přizpůsobovaly – v období, kdy přišlo zalednění, se stáhly do podhůří a následně s oteplením remigrovaly do vyšších nadmořských výšek, což je místo, kde je nyní pozorujeme,“‎ vysvětluje Jan Smyčka. „Šestá studovaná skupina je výjimkou – ta pravděpodobně přežila i v zaledněných Alpách, což může působit jako nesmysl, ale ukazuje se, že i to je na skalních mikrostanovištích na ledovci možné. Podobně jako když na jižních svazích hor vysvitne sluníčko a my svlékáme bundy a je nám dobře jen v tričku, i když teplota vzduchu je sotva pár stupňů nad nulou. Pravděpodobně i rostliny díky takovým lokálním mikroklimatickým podmínkám dokázaly přežít.“‎

Hory jako přírodní laboratoř

„Skutečně nás překvapilo, že jsme nenašli žádný zásadní efekt čtvrtohor z hlediska dynamiky vzniku druhů,“‎ říká Jan Smyčka. Z toho podle vědců plynou zajímavá zjištění například pro ochranářské aplikace. „Často se o horských rostlinách uvažuje jako o něčem, co je vzácné, co má malé populace a je to tedy ohrožené. To tak potenciálně může být, kdy například kvůli globální klimatické změně určité chladné habitaty zcela zaniknou a tím pádem dané horské druhy vymřou. Na druhou stranu ale naše výsledky ukazují, že specificky vysokohorské rostliny v minulosti zažily a byly schopny se vyrovnat s dramatickými klimatickými událostmi – přežily výrazné ochlazení, tak možná zvládnou i oteplení,“‎ optimisticky popisuje vědec, který si jako hlavní téma svých výzkumů zvolil studium evropské horské flóry, proč?

„K horám mám odjakživa pozitivní vztah a na horských rostlinách je úžasné, že na nich můžeme skvěle pozorovat nejrůznější změny a výkyvy na malé ploše a v krátkém čase. Hory obecně jsou zajímavá evoluční laboratoř – mnoho věcí se tam děje rychleji a s více opakováním, dá se tam skvěle sledovat dynamika vzniku a zániku druhů i mnoho dalších věcí,“‎ říká evoluční biolog, který po studiu botaniky na Přírodovědecké fakultě UK zamířil na doktorát z evoluční biologie do francouzského Grenoblu a nyní již třetím rokem působí jako postdoktorand v pražském Centru pro teoretická studia (CTS).

„S kolegy na CTS jme teď v jiném projektu například řešili globální dynamiku vzniku a zániku druhů savců. Tam se také ukazuje, že horské druhy jsou z mnoha hledisek takové výjimky z globálních trendů. To je pro nás vědce důležité, protože díky tomu jsme schopni zkoumat nejen jakýsi průměr evolučních procesů, ale i odchylky od něj,“‎ vysvětluje Smyčka a dodává, že tyto poznatky jsou využitelné například i z hlediska globálního plánování ochrany přírody. „Třeba když se řeší jednoduchá otázka: Jaké druhy chránit – jak rozpoznat ohrožený druh? Je to ten druh, jehož populace klesá nebo ten, který má malý geografický areál? Ukazuje se, že například to, zda konkrétní druh žije na horách nebo v nějakém jiném geograficky členitém prostředí je dost možná zajímavý kontext, který by se měl do globální ochrany přírody nějakým způsobem promítnout.“‎