ALGOLOGICKÉ KULTIVAČNÍ TECHNIKY

Využití sbírek kultur v ex-situ ochraně ohrožených druhů

Biotopy sinic a řas, stejně jako jiných organismů, jsou ohrožovány různými faktory, ať už přírodními procesy nebo lidskou činností (Obr. 12.1.). Tyto faktory mají negativní vliv, který vede ke změnám prostředí, které mají negativní dopad na populace zde žijících organismů.

Obr. 12.1. Různé typy faktorů, které ohrožují biotopy osidlované sinicemi a řasami (Juráň & Kaštovský, 2019, upraveno).

Obr. 12.2. Proces hodnocení míry ohrožení druhu v rámci klasifikace IUCN (Juráň & Kaštovský, 2019, upraveno)

V globálním měřítku je ochrana druhů a jejich biotopů řešena mezinárodní organizací Mezinárodní svaz ochrany přírody (International Union for Conservation of Nature, IUCN), věnující se problematice ohrožení jednotlivých druhů a vydávající Červený seznam (*21), uvádějící ohrožené druhy živočichů, rostlin (včetně makroskopických řas), hub a lišejníků. Zařazení organismu do příslušné kategorie je řízeno pravidly, která reflektují především velikost populací a populační dynamiku daného organismu, jeho geografické rozšíření apod. Na základě těchto kritérií je druh zařazen do příslušné kategorie (viz Obr. 12.2.).

Ochrana ohrožených organismů je řešena dvěma přístupy – in situ a ex situ. In situ ochrana představuje především ochranu celých společenstev ve volné přírodě, ze zákonné definice (*22) se jedná o “ochranu ekosystémů a přírodních stanovišť, včetně udržování a obnovy životaschopných populací druhů v jejich přirozeném prostředí, a v případě zdomácnělých nebo pěstovaných druhů v prostředí, kde se vyvinuly jejich charakteristické vlastnosti”. Oproti tomu ex situ ochrana (anglicky off-site conservation) znamená ochranu složek biodiverzity mimo jejich přirozená stanoviště. Zásadní roli v ex situ ochraně hrají zoologické a botanické zahrady a pro mikroorganismy tuto roli hrají sbírky. Ve srovnání s ex situ ochranou živočichů a rostlin, která také zahrnuje následnou reintrodukci organismů zpátky do přírody, funguje tento typ ochrany pro mikroorganismy především ve funkci ochrany biodiverzity, nejsou známy reintrodukce sbírkových mikroorganismů do zpět do přírody.

Rozlišujeme tři úrovně biodiverzity: genetickou diverzitu (genová variabilita v rámci populace nebo celého druhu), druhovou diverzitu (rozmanitost na úrovni druhů), ekosystémovou diverzitu (rozmanitost na úrovni společenstev a ekosystémů). Z povahy sbírek mikroorganismů vyplývá, že jejich role je zásadní především v oblasti ochrany genetické a druhové diverzity. Ve sbírkách jsou totiž udržovány genetické zdroje v podobě mikro- i makroskopických řas, v některých případech zdrojů v přírodě ohrožených nebo vymřelých. Další důležitá role v genetické biodiverzitě je udržování typového materiálu (viz Box 1.2.) a také potenciálu pro studium kryptické diverzity (*23), díky tomu, že materiál ve sbírkách je často osekvenován. Z pohledu druhové diverzity je ve sbírkách udržováno velké množství různých druhů, velmi často z různých částí světa, bez ohledu na jejich ohrožení nebo vyhynutí ve volné přírodě, spolu s druhy, které v přírodě ohroženy jsou. Příklad toho, jaký je poměr mezi druhy zastoupenými ve volné přírodě a druhy udržovaných ve sbírkách ukazuje tabulka 12.1. Přesto, že se může zdát, že počet druhů udržovaných ve sbírkách je nízký ve srovnání s druhy, které jsou popsány (např. u řas jsou to 4% popsané druhové diverzity), je nutné brát velký potenciál v oblasti genetické biodiverzity. Sbírky přispívají současně k ex situ ochraně také udržováním izolátů nejen ze země, ve které působí, ale poměrně velkou část tvoří kultury z jiných států (viz Obr. 12.3.).

Obr. 12.3. Příklad geografické diverzity izolátů, udržovaných ve Sbírce autotrofních organismů Botanického ústavu AV ČR.

Tab. 12.1. Porovnání počtu existující a předpokládaných počtů druhů mikroorganismů a virů ve srovnání s diverzitou udržovanou v různých sbírkách (Canhos & Manfio, 2000).

Roli sbírek v ex situ ochraně biodiverzity se věnovala Brodie et al. (2009), kteří uvádějí, že živé kultury sinic a řas nejsou jediným způsobem ex situ ochrany těchto organismů, důležitou roli může také hrát udržování metabolicky neaktivních stádií (spory, cysty apod.) nebo vyizilované DNA, současně mohou být kultury udržovány v metabolicky neaktivním stavu s využitím kryoprezervace (viz Kapitola 8.)

Je zajímavé, že v současné sbírky hrají roli v ex situ ochraně především u makroskopických řas, přestože, že se udržování v podobě kultur hodilo více pro mikroskopické řasy, které reagují na změny ve svém biotopu poměrně rychle (Brodie et al., 2009). V některých sbírkách jsou udržovány kultury mikroskopických řas, které jsou především regionálně ohrožené, ale dominantu tvoří různé druhy makroskopických řas, mezi kterými převažují různí zástupci ze skupiny parožnatek (Charophyceae), přehled takových řas je uveden v Tabulce 12.2.



Obr. 12.4. Kultury Chara braunii v kultuře (a),
detail stélky s oogoniem a archegoniem (b)
(Watanabe, 2005).

Udržování zmíněných parožnatek v kulturách jako forma ex situ ochrany je spojená především s činností Makota Watanabe (Watanabe, 2005, Watanabe et al., 2005), který se svým týmem provádí dlouhodobě monitoring japonských populací parožnatek a velkou část ohrožených druhů udržuje v kulturách (viz. Obr. 12.4.).

Do budoucna je velkou výzvou izolování do kultur ohrožených druhů především mikroskopických řas a jejich udržování ve sbírkách kultur jako zásadní příspěvek k jejich ex situ ochraně, ve sbírkách již určitě některé ohrožené nebo potenciálně ohrožené druhy udržované jsou, však zatím se cíleně sbírky na shromažďování kultur těchto organismů nezaměřují. Některé menší sbírky již tento typ ex situ ochrany mají ve svých cílech, jako například sbírka Sardinian Culture Collection of Algae (SCCA), která má ex situ ochranu biodiversity sinic a řas jako svůj hlavní cíl (Malavasi & Cao, 2015).

Tab 12.2. Přehled kultur ohrožených řas (podle IUCN, případně regionálně) udržovaných ve sbírkách kultur (podle Brodie et al., 2009, upraveno, zjednodušeno).

*1 CCAP – Culture Center for Algae and Protozoa, Spojené království, NIES – National Institute for Environmental Studies Studies-Microbial Culture Collection, Japonsko, SVCK – Sammlung von Conjugaten-Kulturen, Německo.

*2 EW – taxon vyhynulý v přírodě (Extinct in the wild), CR + EN – kriticky ohrožený taxon nebo ohrožený taxon (Critically endangered or endangered); VU – zranitelný taxon (Vulnerable). Stupeň ohrožení na základě celosvětových nebo lokálních červených seznamů.

*21 - Webová stránka https://www.iucnredlist.org/.*22 - Sdělení č. 134/1999 Sb. Sdělení Ministerstva zahraničních věcí o sjednání Úmluvy o biologické rozmanitosti.*23 - Kryptické druhy jsou takové druhy, kterou jsou si morfologicky podobné, ale liší se na genetické úrovni.