Invazivní druhy rostlin a jejich vliv na jiné organismy

Kateřina Štorcová

Bachelor's thesis

Invasive plant species and their effect on other organisms

Abstract:

Invazivním druhem se rozumí rostlina, která je na daném místě nepůvodní, byla na něj zavlečena člověkem, a v pozdějších fázích se může začít nekontrolovatelně šířit, čímž může dojít k vytlačení původních druhů. Proces invaze se dostává do popředí biologického výzkumu a obecně je popisován tak, že lidskou činností je nepůvodní druh zavlečen na nová stanoviště. Pokud se rostlině podaří přežít a později se úspěšně rozmnožit, začne se rozšiřovat do okolí. K tomu všemu invazivním rostlinám napomáhají jejich určité specifické znaky založené na fyziologických a biochemických vlastnostech. Příkladem těchto vlastností může být odolnost vůči herbivorům, šíření semen na velké vzdálenosti nebo tolerance vůči stresu. Na šíření v lokalitě se podílí i schopnost alelopatie, což je přímý nebo nepřímý účinek rostliny na jiné organismy za pomoci chemických sloučenin vylučovaných kořeny, výhonky, listy, nebo květy. Na území České republiky se v současné době nachází řada invazivních druhů s potenciálem negativně ovlivňovat své okolí. Jedním z nich je křídlatka sachalinská (Reynoutria sachalinensis), která je svými alelopatickými účinky zodpovědná za potlačení růstu rostlin. Identifikované metabolity, emodin a physcion, v kořenech a oddencích křídlatky patří mezi antrachinony a mají vliv na dostupnost půdních anorganických iontů, a tím tak ovlivňují dostupnost živin a mineralizaci půdy. Dalším druhem je netýkavka žláznatá (Impatiens glandulifera), u které se její negativní vliv na okolí projevil silným inhibičním účinkem na růst mykorhizních hub a na klíčení celé řady původních rostlin. Negativní alelopatické účinky na okolí u této rostliny pak způsobuje 2-methoxy-1,4-naftochinon. Netýkavka hraje důležitou roli i při opylování rostlin, kdy se včely v její přítomnosti vyhýbají opylování nativních druhů, avšak čmeláci v její blízkosti naopak zvyšují svoji návštěvnost druhů původních. Posledním druhem je bělotrn kulatohlavý (Echinops sphaerocephalus), kdy u tohoto druhu bylo prokázáno, že produkce alelopatických látek je příčinou snížení tvorby biomasy u rostliny Inula conyzae, avšak zatím nebyl objeven přesný druh metabolitu, který je za alelopatické působení bělotrnu odpovědný. I přes všechny negativní vlastnosti těchto rostlin, nalézají svůj užitek jako potencionální léčivé rostliny např. při zánětlivých či infekčních onemocnění. Také se dají použít na výrobu biopaliva nebo díky vysokému obsahu oleje, jako potenciální olejnaté rostliny. I když Česká republika sice nespadá mezi oblasti silně zasažené invazivními rostlinami, ale i tak je potřeba se touto problematikou zabývat, protože význam těchto invazí stále narůstá.

Abstract:

The term invasive plant species can be understood as a kind of plant that grows at a place where it did not originate. It was brought there by humankind and in later stages, it can start spreading uncontrollably which can lead to the displacement of the indigenous plants. The process of invasion is becoming a frequent topic in biological research. Generally, it is described as a species being brought by human activity into a new habitat. If the plant survives and later spreads successfully it begins spreading into other environs. These abilities of invasive plants are supported by their specific features based on physiological and biological characteristics. An example of such characteristics can be resistance against herbivores, high-distance spreading of seeds, or stress tolerance. The spreading in a particular area is influenced by allelopathy, which means that a plant has a direct or indirect impact on other organisms by chemical compounds that are secreted by roots, sprouts, leaves, or blooms. Currently in the area of the Czech Republic can be found a variety of invasive plant species that have the potential to negatively influence their environs. One of such invasive kinds of plants is giant knotweed (Reynoutria sachalinensis) which is responsible for suppressing the growth of plants due to its allelopathic effect. In roots and rhizomes of the giant knotweed have been identified metabolites emodin and physcion which fall under the anthraquinones that influence the availability of inorganic ions which subsequently influences the availability of nutrients and mineralization of soil. Another invasive kind of plant is himalayan balsam (Impatiens glandulifera) which negatively affects its environs by a strong inhibitory effect on the growth of mycorrhizal fungi and germination of a vast variety of indigenous plants. The negative allelopathic effects on the environs of this plant are caused by 2-methoxy-1,4-naphthoquinone. Himalayan balsam plays a crucial role in the pollination of plants as bees avoid pollination of indigenous kinds if himalayan balsam is present while bumblebees pollinate indigenous kinds of plants more in presence of himalayan balsam. The last kind is pale globe-thistle (Echinops sphaerocephalus). In the case of pale globe-thistle, it has been proven that the secretion of allelopathic substances causes the inhibition of biomass’ formation for a plant Inula conyzae nevertheless a specific metabolite responsible for the allelopathic impact of the pale globe-thistle has not been identified yet. Contrary to all negative characteristics of invasive plants, they can be used as curative plants − for instance in cases of infection or inflammation. They can also be used for the production of biofuels, or as oleaginous plants due to their high content of oil. Overall, the Czech Republic does not fit the criteria of areas that are strongly afflicted by invasive plants however it is still of great importance to be concerned about this issue as the significance of these invasions is increasing.

Keywords

invazivní druh, alelopatie, křídlatka, netýkavka, bělotrn

Keywords

allelopathy, Reynoutria, Impatiens, Echinops, invasive plant species

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: PharmDr. Jan Kubeš, Ph.D.
• Reader: Pavla Vachová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Public Administration in Agriculture and Landscape Management / Public Administration in Agriculture and Landscape