Informácie

Aký je tento druh stromu?

Aký je tento druh stromu?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

V mojom meste je jedinečný strom s tŕňmi po celom tele. Chcel by som vedieť - čo je to za druh?


Nie som botanik, ale pri pohľade na kvet na druhom obrázku a ostnatý kmeň a struky je pravdepodobné, že patrí do rodu Ceiba. Nemôžem si však byť istý presným druhom.


Našiel! Strom je Ceiba insignis, כוריזיה בקבוקית, vysadený v mnohých mestách v Izraeli. Pôvod má z Južnej Ameriky a dorastá do výšky 10-15 metrov.


Jedno zo štyroch úmrtí stromov v Blue Ridge Mountains spojené s inváznymi druhmi

Nový výskum Smithsonian Conservation Biology Institute (SCBI) a národného parku Shenandoah zistil, že invázne druhy lesného hmyzu a patogénov prispeli k približne štvrtine úmrtí stromov v lesoch Blue Ridge Mountain vo Virginii za posledné tri desaťročia.

Podľa autorov je to prvá štúdia, ktorá hodnotí dlhodobý vplyv viacerých invazívnych druhov na lesy. Výsledky boli dnes zverejnené v časopise Ekosystémy, majú dôsledky na ochranu zdravia lesov a zmiernenie klimatických zmien.

„Keďže svet zápasí s COVID-19, stále viac si uvedomujeme, že zdravie je globálne prepojené-že pôvodca choroby omylom prenesený na nového hostiteľa môže mať zničujúce následky,“ hovorí Kristina Anderson-Teixeira, lesná ekológka v SCBI a Smithsonian. Tropical Research Institute a hlavný autor štúdie. "Očakávame, že v budúcnosti dorazí viac pôvodcov chorôb exotických stromov a ako sa s touto hrozbou vysporiadame, bude mať dôležité dôsledky pre zdravie a rozmanitosť našich lesov spolu s ich schopnosťou pomôcť oddeliť oxid uhličitý z atmosféry a spomaliť klimatické zmeny." ”

Nepôvodný hmyz a patogény môžu spôsobiť značnú ujmu, ak sú do nového prostredia privedení ľudskou činnosťou. Len v regióne Blue Ridge Mountain viedli invazívne druhy k zaradeniu siedmich druhov stromov medzi ohrozené alebo ohrozené.

Okrem jednotlivých druhov stromov však vedci predtým neskúmali, ako invázne druhy dlhodobo ovplyvňujú celé lesy. Pre tento výskum Anderson-Teixeira a jej spoluautori študovali desaťročia údajov z lesných plôch v národnom parku Shenandoah a susednom SCBI. V SCBI to zahŕňa sprisahanie od Smithsonian’s Forest Global Earth Observatory (ForestGEO), celosvetovej siete monitorovacích miest lesov.

Výskumné pozemky sú rozdelené na 80-míľový úsek pohoria Blue Ridge Mountains vo Virgínii. Podľa autorov tieto pozemky nie sú nijako neobvyklé v lesoch na východe USA, ktoré boli všetky vystavené viacerým invazívnym druhom. Vedci sledovali pozemky roky, aby zmerali rast, smrť, početnosť a rozmanitosť prítomných drevín. Celkovo záznamy predstavujú viac ako 350 000 pozorovaní stromov z rokov 1987 až 2019.

Anderson-Teixeira a jej tím sa zamerali na vplyv ôsmich inváznych druhov vrátane hmyzu, ako je gypsy mory a borievka smaragdová, ako aj huby, ktoré spôsobujú choroby stromov. Zistili, že týchto osem druhov za posledné tri desaťročia prispelo k podstatnému zvýšeniu úmrtnosti stromov. Ich zistenia pripisujú asi 25% úmrtí stromov nepôvodnému hmyzu a patogénom, pričom je postihnutých najmenej 22 druhov stromov.

Štúdia však tiež odhaľuje odolnosť týchto lesov. Napriek značným stratám na jednotlivých druhoch stromov zostal celkový počet prítomných druhov relatívne konštantný a nedošlo k celkovému zníženiu počtu a veľkosti stromov. Straty kompenzovali iné druhy drevín, čím sa lesy za posledných niekoľko desaťročí stabilizovali.

„Hmyzí a hubové patogény neustále menia zloženie lesov v národnom parku Shenandoah a je upokojujúce vedieť, že lesy v parku preukazujú odolnosť voči týmto tlakom udržiavaním rozmanitosti a hojnosti stromov,“ povedala Wendy Cass, botanička z národného parku Shenandoah a spol. - autor štúdie. "Národný park Shenandoah je rád, že údaje z prebiehajúceho dlhodobého programu monitorovania lesov v parku podporili túto štúdiu."

Tieto dlhodobé údaje o lesoch ukazujú, ako invazívne druhy v priebehu času formovali celé ekosystémy. Napriek odolnosti v minulosti invázne druhy naďalej predstavujú rastúcu hrozbu pre lesy a obmedzenie ich šírenia je dôležité pre zachovanie zdravia a rozmanitosti týchto lesov.

Stromy tiež hrajú dôležitú úlohu v regulácii klímy, pretože absorbujú uhlík z atmosféry. Autori tvrdia, že snahy obmedziť šírenie invazívnych druhov nielen ochránia zdravie lesov na celom svete, ale pomôžu aj v úsilí o spomalenie zmeny klímy.

Tento výskum získal grant od Virginian Native Plant Society a Shenandoah National Park Trust.


Evolúcia: Charles Darwin sa mýlil o strome života

„Strom života“ Charlesa Darwina, ktorý ukazuje, ako sú druhy spojené prostredníctvom evolučnej histórie, je podľa popredných vedcov chybný a treba ho nahradiť.

Veľký prírodovedec najskôr načrtol, ako sa druhy môžu vyvíjať pozdĺž vetiev imaginárneho stromu v roku 1837, čo je myšlienka, ktorá rýchlo symbolizuje evolučnú teóriu prirodzeným výberom.

Moderná genetika však odhalila, že predstavovať evolučnú históriu ako strom je zavádzajúce, pričom vedci tvrdia, že realistickejším spôsobom, ako reprezentovať pôvod a vzájomnú príbuznosť druhov, by bola nepreniknuteľná húština. Sám Darwin tiež písal o evolúcii a ekosystémoch ako o „zamotanej banke“.

„Nemáme vôbec žiadne dôkazy o tom, že strom života je realitou,“ povedal pre časopis New Scientist Eric Bapteste, evolučný biológ na parížskej univerzite v Paríži.

Genetické testy na baktériách, rastlinách a zvieratách čoraz viac odhaľujú, že rôzne druhy sa krížia viac, ako sa pôvodne predpokladalo, čo znamená, že namiesto toho, aby sa gény jednoducho odovzdávali jednotlivými vetvami stromu života, prenášajú sa aj medzi druhmi na rôznych evolučných cestách. Výsledkom je strapatejšia a zamotanejšia „pavučina života“.

Mikróby si vymieňajú genetický materiál tak promiskuitne, že môže byť ťažké rozlíšiť jeden typ od druhého, ale zvieratá sa tiež pravidelne krížia - rovnako ako rastliny - a potomstvo môže byť plodné. Podľa niektorých odhadov 10 % zvierat pravidelne tvorí hybridy šľachtením s inými druhmi.

Minulý rok vedci z Texaskej univerzity v Arlingtone našli zvláštny kus DNA v genetickej výbave ôsmich zvierat vrátane myši, potkana a africkej žaby s pazúrikmi. Rovnaký kúsok chýba kurčatám, slonom a ľuďom, čo naznačuje, že sa musel vkliniť do genómu niektorých zvierat krížením.

Zistenia znamenajú, že prepojenie druhov Darwinovými evolučnými vetvami je prílišné zjednodušenie. „Strom života sa zdvorilo pochováva,“ povedal Michael Rose, evolučný biológ z Kalifornskej univerzity v Irvine. "Menej akceptované je, že sa musí zmeniť celý náš základný pohľad na biológiu."


Zdrojový dokument pre tento súhrn uvádza:

ZLOŽENIE LESOV

Informácie o skladbe pestovateľskej zásoby poskytujú zástupný ukazovateľ, ktorý pomáha lepšie pochopiť a sledovať dynamiku relatívnej početnosti druhov lesných drevín. Bolo uvedených desať najbežnejších druhov z hľadiska rastovej zásoby a ich podiel na celkovom pestovaní je zdokumentovaný za roky 1990 a 2000. Agentúra FRA 2005 sa pokúša odhadnúť mieru zmeny zloženia lesných stromov medzi desiatimi najpočetnejšími druhmi a posúdiť, či takéto informácie môžu byť užitočné pri dokumentovaní faktorov, ktoré sa podieľajú na týchto zmenách na globálnej úrovni.

Dostupnosť informácií

Informácie o druhoch zastúpených v rastúcej populácii sú zlé: iba 82 krajín a oblastí, ktoré predstavujú 60 percent celkovej rozlohy lesov, poskytlo kvantitatívne informácie o desiatich najbežnejších druhoch. Regióny alebo subregióny s najvyššou mierou odozvy boli Ázia, Európa a Severná Amerika (obrázok 3.6).

Tabuľka 3.7 ukazuje percento porastu troch a desiatich najbežnejších druhov drevín.

Relatívna dôležitosť pestovania druhu závisí od mnohých environmentálnych a lesníckych faktorov. V prirodzených a poloprírodných lesoch sa očakáva, že percento porastu reprezentovaného daným počtom drevín bude nepriamo korelovať s druhovou bohatosťou drevín (a počtom drevín prítomných v oblasti). Obrázok 3.7 ukazuje, že percento rastúcej populácie obsadenej troma najbežnejšími druhmi stromov (pôvodnými alebo introdukovanými) je primeraným prediktorom rastúcej populácie obsadenej desiatimi najbežnejšími (pôvodnými alebo introdukovanými) druhmi na úrovni krajiny.

Z hľadiska druhovej diverzity existujú veľké rozdiely s obmedzeným počtom jednotlivých druhov a vysokou druhovou bohatosťou na jednotku plochy v Strednej a Južnej Amerike, južnej a juhovýchodnej Ázii a západnej a strednej Afrike. Boreálne lesy na severnej pologuli majú spravidla najnižšiu druhovú diverzitu. Na úrovni krajín Kongo, Vietnam, Mjanmarsko, Panama, Ghana, Madagaskar, Indonézia a India (zoradené vzostupne) uvádzajú, že desať najbežnejších druhov stromov predstavuje menej ako 30 percent celkového rastúceho kmeňa, čo naznačuje vysokú druhovú diverzitu. Chýbali informácie z mnohých krajín Južnej Ameriky (vrátane Brazílie) az väčšiny krajín Konžskej panvy, oboch oblastí so známou vysokou druhovou diverzitou.

Obrázok 3.8 zobrazuje voľný vzťah medzi dvoma náhradami rozmanitosti druhov stromov: celkovým počtom pôvodných druhov stromov a zložením rastúceho kmeňa. Introdukované druhy sú zahrnuté v súbore údajov o zložení pestovateľskej zásoby.

Medzi desiatimi najbežnejšími druhmi bolo 445 rôznych taxónov hlásených 88 krajinami. Ázia a Európa sú v súbore údajov, ktorý obsahuje neúplné správy, nadmerne zastúpené. Významný počet taxónov bol hlásený na úrovni rodu bez uvedenia druhu. Väčšina krajín uvádzala latinské názvy. Päť rodov (Pinus, Quercus, Picea, Abies a Fagus) tvorí takmer tretinu uvádzaných druhov. Obrázok 3.9 ukazuje distribúciu 25 najbežnejších rodov, ktoré predstavujú 64 percent všetkých hlásených taxónov.

Trendy

Osemdesiatdva krajín poskytlo časové rady (niekedy neúplné) o zmenách relatívneho podielu rastúcej populácie obsadenej desiatimi hlavnými druhmi v rokoch 1990 až 2000. V súbore údajov sa nepozorovala žiadna zmena v relatívnom poradí druhov stromov. V sérii údajov z 56 krajín a oblastí poskytujúcich úplné série nebola zaznamenaná žiadna významná zmena v podiele rastúcej populácie obsadenej tromi hlavnými druhmi. V rokoch 1990 a 2000 tento podiel tvoril v priemere 53 percent rastúcich zásob, hoci sa jednotlivé krajiny a oblasti líšili o +/-5 percent.

POČET PÔVODNÝCH DRUHOV STROMOV

Odhady počtu druhov podľa taxonomických skupín podľa krajín sú dostupné v literatúre, s výraznou výnimkou stromov. FRA 2005 je prvým pokusom o systematické zaznamenávanie počtu pôvodných druhov lesných drevín podľa krajín a oblastí na globálnej úrovni. Definícia stromu je komplexná, napríklad neexistuje všeobecne uznávaná relatívna klasifikácia kríkov a stromov. Definícia lesov použitá pre FRA 2005 zahŕňa bambus, palmy a iné dreviny. Okrem toho v niektorých prípadoch, keď je druh v krajine prítomný mnoho storočí, nie je možné zistiť, či je pôvodný alebo bol dovezený.

Dostupnosť informácií

Údaje o počte pôvodných drevín poskytlo globálne 132 krajín a oblastí, ktoré predstavujú 88 percent celkovej lesnej plochy. Vysoká miera odpovedí bola zaznamenaná v Európe, východnej Ázii, Severnej Amerike, severnej Afrike a Južnej Amerike. Najnižšia miera odozvy bola v ostrovných štátoch a územiach Karibiku a Oceánie (obrázok 3.10). Národné údaje boli založené na zoznamoch lesných inventárov, flóre, národných správach o biodiverzite a diskusiách s botanikmi a taxonómami. Národné zoznamy lesov majú tendenciu zoskupovať druhy podľa ich komerčnej hodnoty alebo uvádzať rody skôr ako druhy, čo sťažuje zaznamenávanie druhov a podceňuje druhové bohatstvo. Niektoré krajiny uviedli, že množstvo pôvodných druhov bolo identifikovaných alebo nebolo identifikovaných. Štandardne niektoré oblasti uvádzajú celkový počet rastlín v krajine. Niekoľko krajín vykonalo teoretické štúdie dostupnej literatúry a našlo sa veľa synoným, čo sťažilo krížovú kontrolu.

Žiadny z týchto problémov nemusí nevyhnutne spôsobiť neplatnosť výsledkov: identifikácia drevín prítomných v krajine, nezávisle od nevyriešených taxonomických problémov, je notoricky náročná, najmä v oblastiach s obrovskou diverzitou. Súbor údajov bol neúplný a jeho význam z hľadiska biologickej diverzity sa určí neskôr. Keď budú tieto metodologické problémy vyriešené, existuje značný potenciál užitočných informácií, napríklad o geografickom rozsahu druhov.

Postavenie

V tabuľke 3.8 je uvedený priemerný počet pôvodných druhov stromov pre krajiny, ktoré predkladajú správy, a rozsah v rámci každého regiónu. Jednotlivé krajiny podávajúce správy o tejto téme sa pohybovali od minimálne troch pôvodných druhov po maximálne 7 780. Na obrázku 3.11 je znázornený počet pôvodných lesných drevín na krajinu.

Južná Amerika má najvyšší priemerný počet pôvodných lesných drevín na krajinu. Brazília uvádza najvyšší počet lesných stromov na svete (7 880), s vysokou druhovou diverzitou v povodí Amazonky a v atlantickom pobrežnom lese (Mata Atlantica). Vysokú druhovú bohatosť uvádzajú aj krajiny strednej Afriky, Strednej Ameriky, východnej Ázie, Madagaskaru a južnej a juhovýchodnej Ázie. Najnižší priemerný počet stromov na krajinu je v Európe, kde Island a Malta zaznamenávajú najnižší počet pôvodných druhov stromov – tri – spomedzi všetkých krajín s lesmi. Druhová diverzita v boreálnych lesoch je zvyčajne relatívne nízka a v rozsiahlych lesoch na severnej pologuli dominuje malý počet drevín. Krajiny so suchými tropickými lesmi majú spravidla nižšiu druhovú diverzitu ako krajiny s vlhkými tropickými lesmi. Všeobecnejšie sa často uvádza, že bohatstvo drevín rastie s klesajúcou zemepisnou šírkou. Bohužiaľ, znalosť a dokumentácia druhov sleduje opačný trend a mnohé pôvodné druhy tropických stromov zostávajú neidentifikované alebo nezaznamenané, najmä v strednej Afrike.

FRA 2000 zostavila informácie pre krajiny mierneho a boreálneho pásma o všetkých lesných stromoch, nielen o pôvodných druhoch. Široké regionálne trendy, ktoré identifikoval, zostávajú v platnosti (Dudley a Solton, 2003). Agentúra FRA 2000 zistila najvyššie úrovne rozmanitosti miernych a boreálnych stromov v západnej časti tichomorského okraja, zatiaľ čo najnižšie úrovne sa vyskytovali v boreálnych oblastiach. V Európe a strednej Ázii sa diverzita stromov zvýšila smerom na juh a východ.

Absencia smerodajného svetového zoznamu stromov a kríkov je vážnou prekážkou hodnotenia a monitorovania jednej z najzákladnejších zložiek lesnej biodiverzity – druhovej bohatosti drevín na národnej úrovni. Očakáva sa, že niekoľko prebiehajúcich globálnych taxonomických iniciatív zmierni toto obmedzenie v nasledujúcich rokoch. Na úrovni krajiny pomôže okrem taxonomických otázok vývoj sprievodcov pre flóru a stromy rozpoznať druhy lesníkov a ochrancov prírody. Zoznamy pôvodných druhov drevín poskytujú užitočný základ pre zoznamy ohrozených druhov drevín, keďže absolútne čísla pre ohrozené druhy stromov majú obmedzenú hodnotu bez určitého údaja o celkovom počte druhov.


Viac ako 100 druhov eukalyptových stromov novo odporúčaných na zaradenie do zoznamu ohrozených

Eucalyptus macrocarpa s názvom Noongar Mottlecah bol vyhodnotený ako zraniteľný podľa kritérií IUCN v dôsledku poklesu populácie o 30 – 50 %. Tento druh sa nachádza v pšeničnom páse v juhozápadnej západnej Austrálii, ktorý bol výrazne vyčistený kvôli pestovaniu pšenice. Mottlecah dorastá do 5 m a má veľké modrosivé listy, biele voskovité puky a veľké červené kvety široké až 7 cm. Kredit: Malcom French

Centrum obnovy ohrozených druhov vykonalo hodnotenie ochrany všetkých austrálskych druhov eukalyptových stromov a zistilo, že viac ako 190 druhov spĺňa medzinárodne uznávané kritériá na zaradenie medzi ohrozené druhy: väčšina z nich v súčasnosti nie je zaradená medzi ohrozené druhy.

Docent Rod Fensham z Queenslandskej univerzity uviedol, že tím hodnotil všetkých 822 austrálskych eukalyptových druhov podľa kritérií stanovených Červeným zoznamom ohrozených druhov Medzinárodnej únie pre ochranu prírody (IUCN).

Výsledky boli práve publikované vo vedeckom časopise Biologická ochrana.

"Naše hodnotenie zistilo, že 193 druhov, čo je takmer jedna štvrtina (23%) všetkých austrálskych druhov eukalyptov, spĺňa kritériá pre stav ohrozenia ako zraniteľný, ohrozený alebo kriticky ohrozený, " povedal docent Fensham.

„Je to veľmi znepokojujúce, pretože eukalypty sú pravdepodobne najdôležitejšou skupinou rastlín v Austrálii a poskytujú životne dôležité prostredie tisícom ďalších druhov.

„Menej ako jedna tretina (62) druhov, ktoré sme identifikovali, je v súčasnej dobe zaradená medzi ohrozené podľa austrálskeho práva životného prostredia a menej ako polovica (87) je zaradená pod štátne a územné zákony.

„Hodnotenie pomôže austrálskym ochrancom lepšie porozumieť týmto ohrozeným druhom, čo je dôležité pre vedenie ochranárskych opatrení.

„Naše výskumné centrum bude teraz spolupracovať s vládami Spoločenstva, štátov a teritórií, aby prediskutovali, ako by toto hodnotenie mohlo informovať o zákonných postupoch zaradenia do zoznamu.“

Hodnotenie je súčasťou globálneho hodnotenia stromov, ktoré vedie Botanic Gardens Conservation International a v Austrálii ho podporili botanické záhrady v Austrálii a na Novom Zélande. Cieľom Globálneho hodnotenia stromov je zhodnotiť stav ochrany všetkých známych drevín na Zemi do roku 2020.

Docent Fensham uviedol, že najčastejšou príčinou ohrozenia eukalyptových druhov je čistenie pôdy pre poľnohospodárstvo a pastierstvo od európskej kolonizácie.

"Napríklad šedej škatuľke, ktorá sa nachádza na vnútrozemských svahoch Veľkého deliaceho pohoria, má vyčistenú väčšinu svojho biotopu. V súčasnosti sa vyskytuje najmä v rezerváciách ciest a ako výbehové stromy s malou regeneráciou. Tento druh splnil kritériá na zaradenie medzi ohrozené .

„Austrálskym hotspotom pre ohrozené eukalypty je západná Austrália. Asi polovica druhov, ktoré boli vyhodnotené ako ohrozené, sa tam vyskytovala, hlavne v okolí pšenice rastúcich okresov na juhozápade.

„Oblast Wimmera vo Viktórii a neďaleká Južná Austrália mali tiež vysoký počet druhov vyhodnotených ako ohrozené.

„Málo tropických eukalyptov sa kvalifikovalo na zaradenie medzi ohrozené a na Severnom území sa nevyskytli žiadne ohrozené eukalypty.

„Identifikovali sme 22 druhov, u ktorých je vysoké riziko budúceho poklesu v dôsledku alebo prevažne v dôsledku ťažby alebo urbanizácie.

„Napríklad už len asi 600 Johnsonových mallee stromov, ktoré sa nachádzajú v regióne Západnej Austrálie, kde sa ťažia nerasty.

"Žiadne druhy eukalyptov neboli ohrozené ťažbou dreva."

„Aj keď biotopy niektorých eukalyptov identifikovaných v tomto hodnotení boli zasiahnuté požiarmi tohto leta, príliš častý požiar bol pre eukalyptové druhy hrozbou len zriedka.

„Väčšina eukalyptových druhov má vyvinuté znaky, ktoré pretrvávajú v krajinách postihnutých ohňom. Niektoré druhy klíčia z lignotubérov alebo epikormických púčikov.

"Ostatné eukalypty do značnej miery závisia od ohňa pri nábore a nedávne požiare môžu poskytnúť vzácnu príležitosť na klíčenie ich semien."


Ako čítať fylogenetický strom

Je to už viac ako 50 rokov, čo Willi Hennig navrhol novú metódu určovania genealogických vzťahov medzi druhmi, ktorú nazval fylogenetická systematika. Mnoho ľudí však k tejto metóde stále pristupuje obozretne a obáva sa, že sa budú musieť vysporiadať s ohromujúcim počtom nových pojmov a konceptov. V skutočnosti čítanie a pochopenie fylogenetických stromov naozaj nie je vôbec ťažké. Stačí sa naučiť tri nové slová, autapomorfiu, synapomorfiu a plesiomorfiu. Všetky ostatné koncepty (napr. Predkovia, monofyletické skupiny, paraphyletické skupiny) sú známe a boli už súčasťou darwinovskej evolúcie predtým, ako Hennig prišiel na scénu.

Dan Brooks a ja vyučujeme kurz biodiverzity (EEB 265) pre študentov druhého ročníka na University of Toronto. Celý kurz je štruktúrovaný vo fylogenetickom rámci. Začíname s veľkým, aj keď zjednodušeným stromom Metazoa, potom sa prepracujeme od špongií k hadom a zameriame sa na postavy, ktoré spájajú skupiny, a postavy, ktoré robia každú skupinu jedinečnou. Ak robíme svoju prácu správne, naši študenti by mali vedieť odpovedať na nasledujúce otázky – čo je to za zviera (ako to viete)? Čo to robí? Čím je výnimočný? Aké aspekty jeho biológie ho robia náchylným na antropogénne zásahy? Pretože všetci študenti už absolvovali laboratórium v ​​biológii prvého ročníka pokrývajúce základy fylogenetiky, predpokladali sme, že v našom kurze biodiverzity nebudeme musieť skúmať fylogenetickú metodológiu. Netrvalo dlho a uvedomili sme si, že v čase, keď mnoho študentov dorazilo na EEB 265, bol náš predpoklad naivný, už v mozgu stlačili tlačidlo vymazania vedľa „fylogenetiky“. Vždy je pokorné (znovu) objaviť, že nie každý zdieľa váš názor na veci v živote, ktoré sú zaujímavé a dôležité!

Späť na rysovaciu dosku. Jedným z hlavných problémov výučby kurzu o rozmanitosti metazoán je to, že jednoducho nemáte dostatok času na pokrytie všetkých skupín. Posledná vec, ktorú sme chceli urobiť, bolo obetovať prednášky založené na biológii pre diskusiu o teórii. Takže výzva bola jednoduchá: navrhnúť prednášku, ktorá by za 50 minút naučila študentov, ako porozumieť tomu, čo im fylogenetický strom hovoril. Našim cieľom nebolo naučiť študentov vyrábať stromy, ale iba ich čítať. Tento článok je založený na tejto prednáške.

Slovo „fylogenéza“ je kombináciou dvoch gréckych slov, phyle (kmeň - konkrétne najväčšie politické členenie v starovekom aténskom štáte [www.yourdictionary.com www.etymonline.com]: ďalšie slovo, ktoré z toho dostaneme, je „kmeň“) a génia (pôvod [www.etymonline.com]: ďalšie slovo, ktoré z toho dostávame, je „gén“). Vytvoril ho vývojový biológ Ernst Haeckel v roku 1866 a potom ho presadzoval Darwin vo svojom slávnom diele, O pôvode druhov (počnúc 5. vydaním v roku 1869). Obaja biológovia spojili myšlienku „fylogenézy“ - pôvod skupín - s evolúciou. Fylogenetické stromy sú teda zjednodušene diagramy, ktoré zobrazujú vznik a vývoj skupín organizmov.

Aj keď to možno neviete, my všetci poznáme myšlienku fylogenetických stromov. Ľudia vyrábajú takéto stromy už desaťročia, pričom slovo „rodina“ nahrádzajú slovom „fylogenetický“ (obr. 1). Rovnako ako sú jednotliví ľudia v rodine po generácie prepojení putami „krvi“ (proces reprodukcie, ktorý vytvára potomstvo), sú jednotlivé druhy prepojené evolučnými väzbami (biologické procesy, ako je prirodzený výber, a geologické procesy, ako je kontinentálny drift alebo rieka) meniaci sa kurz, ktorý produkuje druhy). V tomto zmysle špekulácia (produkcia nových druhov) = reprodukcia (produkcia nových jedincov). Inými slovami, všetci sme, od členov tej istej rodiny až po členov toho istého druhu, spojení génmi.

Rodokmeň pre zaujímavú skupinu ľudí. Fylogeneticky povedané, rodokmene (rodokmeny ľudí) = fylogenetické stromy (rodopisy druhov)

Rodokmene majú tendenciu byť nakreslené, ako keby viseli hore nohami, ako strapec hrozna. Fylogenetické stromy sú zobrazené trochu inak. Predstavte si, že držíte rodokmeň pre veľké mačky znázornené na obr. 2a. Teraz ho otočte nabok (otočte o 90° proti smeru hodinových ručičiek) a máte obrázok zobrazený na 2b. Otočte tento obrázok ešte o 90 ° proti smeru hodinových ručičiek, vyhlaďte ho a máte obrázok znázornený na obr. 2c (tento tvar stromu použil Darwin v O pôvode druhov). Dôležité je zapamätať si, že všetky tri zobrazenia hovoria presne to isté o vzťahoch medzi druhmi veľkých mačiek. To, ako sa rozhodnete kresliť svoje fylogenetické stromy, závisí čiastočne na osobných preferenciách - niektorým ľuďom sa ľahšie číta 2b, iným vyhovuje 2c.

ac Toľko spôsobov, ako nakresliť rodinný/fylogenetický strom pre rod Panthera

Fylogenetické stromy sa rekonštruujú metódou nazývanou „fylogenetická systematika“ (obr. 3). Táto metóda zoskupuje skupiny organizmov dohromady na základe zdieľaných, jedinečných znakov synapomorfie. Napríklad zdieľate prítomnosť chrbtovej kosti s mačkami, ale nie s motýľmi. Prítomnosť chrbtovej kosti nám teda umožňuje vysloviť hypotézu, že ľudské bytosti sú užšie príbuzné mačkám ako motýľom (obr. 4a), mačky aj ľudia majú chrbticu, motýle sú bez chrbtice Poznámka 1 . Nie všetky postavy sú synapomorfie. Niektoré črty, tzv plesiomorfie, zdieľajú všetci členovia skupiny. Keď sa vrátime k nášmu stromu, vidíme, že mačky, ľudia a motýle majú DNA (obr. 4b). Prítomnosť DNA nám umožňuje vysloviť hypotézu, že všetky tieto tri druhy sú súčasťou rovnakej skupiny, ale nehovorí nám nič o tom, ako sú tieto druhy navzájom príbuzné. Zamyslite sa nad tým takto: moje priezvisko mi hovorí, že som súčasťou klanu McLennanových. Ak stretnem niekoho, kto sa volá Jessie McLennan, viem, že sme nejakým spôsobom príbuzní, ale netuším, či je to dlho stratená sesternica alebo niekto zo vzdialenejšej vetvy rodokmeňa. Konečný termín, ktorý potrebujete vedieť, je autapomorfia—Vlastnosti, ktoré sa nachádzajú iba v jednom členovi skupiny. Motýle možno napríklad odlíšiť od mačiek a ľudí, pretože majú exoskelet vyrobený z chitínu (tvrdý, vodotesný derivát glukózy). Autapomorfie nám pomáhajú identifikovať konkrétny druh v skupine, ale podobne ako plesiomorfie nám nehovoria nič o vzťahoch v rámci skupiny. Celkovo možno tieto tri typy postáv prirovnať k príbehu Zlatovlásky: plesiomorfie sú príliš horúce (príliš rozšírené), autapomorfie sú príliš chladné (príliš obmedzené) a synapomorfie sú správne (na určenie fylogenetických vzťahov).

Základy fylogenetickej systematiky

Identifikácia typov znakov na fylogenetickom strome. a synapomorfia b plesiomorfia c autapomorfia

Dosť postáv pre túto chvíľu späť k samotným stromom. Prečo majú konáre na strome mená (napr. Lev, tiger, atď.), Zatiaľ čo čiary spájajúce rôzne vetvy dohromady nemajú (obr. 5)? Je to spôsobené tým, že tieto riadky predstavujú predkovia. Predok je druh, ktorý prešiel špeciálnou udalosťou na produkciu potomkov. Predok zvyčajne „zmizne“ v procese speciácie. Znamená to, že predok vyhynul?

Hľadanie predkov na fylogenetickom strome

Aby sme na to mohli odpovedať, musíme nejaký čas cestovať s digitálnym zariadením, ktoré zaznamenáva všetko, čo vidíme (obr. 6). Predstavte si, že cestujete o 10 000 000 rokov späť, potom sa zastavíte a zaujme vás zaujímavý druh jašterice s červenými škvrnami po celom chrbte (druh A). Po určitom čase sa rozhodnete posunúť v čase o päť miliónov rokov dopredu a potom sa znova zastaviť. Hľadáš okolo seba a objavuješ dva nové druhy jašteríc, jeden s modrými škvrnami na chrbte (druh B) a druhý s červenými pruhmi (druh C), ale druh A nikde nevidieť. Vyhynul? Pozeráte sa späť na svoj digitálny záznam tých piatich miliónov rokov a zistíte, že druh A sa rozdelil na dve skupiny, ktoré sa postupom času od seba v niektorých smeroch líšili. Z evolučného hľadiska je druh A predkom (predok 1) a druh B a C sú jeho potomkami. Rýchly posun vpred k dnešku (s ďalším digitálnym materiálom na sledovanie) a nájdete tri druhy jašteríc: svojho starého priateľa jaštericu modroškvrnitú (druh B) a dve nové jašterice (potomkovia druhu C, jaštericu s červenými pruhmi), jednu s modrým pruhy (druh D) a druhé s pevným čiernym chrbtom (druh E). Dnes sú teda nažive iba tri druhy jašteríc. Už nevidíte ani jedného z predkov (jašterice červeno bodkované a červeno pruhované), ale stále ich ukazujeme na fylogenetickom strome.

Cestovanie späť v čase za objavovaním predkov

Odpoveď na našu pôvodnú otázku „vymrel predok? je teda Nie! V mnohých prípadoch je predok rozdelený na biologické (genetické) informácie zahrnuté v predkovi sú odovzdané potomkom. Postupom času sa potomkovia menia a v niektorých ohľadoch líšia od seba navzájom aj od predkov, pričom si ponechávajú niektoré veci spoločné (napríklad všetky naše druhy jašteríc majú chrbtovú kosť). Toto je evolúcia.

Čo sa teda skutočne považuje za vyhynutie? Vyhynutie je strata biologických informácií – fyzická strata druhu. Uvažujme napríklad o zjednodušenom fylogenetickom strome dinosaurov (obr. 7). Všetky skupiny na bodkovaných vetvách sú vyhynuté - žiadny z druhov v týchto skupinách už na tejto planéte neexistuje (bez ohľadu na Jurský park), čo znamená, že všetky informácie, ktoré boli jedinečný pre každú z týchto skupín bolo stratené. Jedinou skupinou, ktorej sa podarilo vyhnúť sa vyhynutiu, boli Aves (alebo vtáky) - vtáčie druhy sú poslednými zostávajúcimi dinosaurami.

Skutočné vymierania. Skupiny zobrazené bodkovanými čiarami zanikli, takže do biosféry sa stratili všetky genetické, morfologické, fyziologické, ekologické a behaviorálne vlastnosti, ktoré sú pre každú skupinu jedinečné.

Dobre, vezmime si to, čo sme sa naučili o predkoch a zhlukových skupinách založených na zdieľaných, jedinečných znakoch (synapomorfiach) a použite to na dešifrovanie informácií obsiahnutých vo fylogenetickom strome. Tu je strom zobrazujúci vzťahy medzi živými členmi Amniota, veľkej skupiny stavovcov, ktorá zahŕňa väčšinu zvierat, ktoré poznáte (obr. 8). Už viete, že názvy druhov alebo skupín druhov sú napísané cez konce konárov na strome. Ďalšia vec, ktorú musíte vedieť, je, že postavy sú v mieste svojho pôvodu zobrazené na fylogenetickom strome. Na tomto strome môžete vidieť, že (1) plodové vajíčko pochádza z predka 1 a bolo odovzdané všetkým jeho potomkom (cicavce, predok 2, korytnačky, predok 3, predok 4, krokodíly, vtáky, predok 5, tuataras) a jašterice plus hady). Z evolučného hľadiska je plodové vajíčko jedinečnou vlastnosťou, ktorú zdieľa iba predok 1 a všetci jeho potomkovia (2) špeciálny druh kožného proteínu (β keratín) pochádzajúci z predka 2 a bol prenesený na všetkých jeho potomkov ( korytnačky, predok 3, predok 4, krokodíly, vtáky, predok 5, tuatary a jašterice plus hady). β keratin is a unique trait shared by the group called “Reptilia” and (3) a breakable tail originated in ancestor 5 and was passed on to all of its descendants (tuataras, lizards plus snakes). A breakable tail is a unique trait shared by members of the group tuataras + lizards + snakes.

How to read characters on a phylogenetic tree

In fact, every organism is a complex mosaic of thousands of traits. If you don’t believe this, sit down and list all of the traits that make you, you. In addition to the obvious things like eye color and hair color, don’t forget the fact that you have RNA, DNA, individual cells, an anterior and posterior end, a skull, jaws, bone, arms and legs, come from an amniotic egg, have three bones in your inner ear, were suckled on milk produced in mammary glands, have an opposable thumb, and no tail. In other words, when you look at a phylogenetic tree, you will see that all of the branches have at least one, and more likely many, characters on them (the slash marks on Fig. 9a). Because of this, it is often difficult to actually label all of the traits on a tree because it’s visually distracting. A shorthand method has been developed to deal with this problem: draw the tree showing the relationships among the groups (Fig. 9b) and list the synapomorphies for each branch elsewhere in a table. On the other hand, if you are interested in one or more particular traits, you can highlight them on the phylogenetic tree without showing all the other characters. For example, if you wanted to discuss the evolution of mammals, you could show the amniote tree and highlight just the synapomorphies for the mammals (e.g., three middle ear bones: Fig. 9c). Remember, this is just shorthand!

ac Representing characters on a phylogenetic tree

There is one last thing about characters that is important to understand: characters are not static things. They evolve through time. In other words, a “synapomorphy” may not “look the same” in all species that have it. So, for example, consider the stapes, one of the three bones in your middle ear that are responsible for transferring sound waves from the eardrum to the membrane of the inner ear. This small bone has a long, complicated, and fascinating evolutionary history. To understand that history, we must travel back many of hundreds of millions of years to the origin of the Deuterostomes, a large group that includes the Echinodermata (starfish and their relatives), Hemichordata (worm-like, marine creatures), and Chordata (amphioxus + tunicates + Craniata [organisms with skulls]). The ancestor of this large group had numerous slits in its pharynx (called visceral arches) that were involved with filter feeding. Time passed and cartilaginous rods providing support for the arches appeared, were subdivided and modified. The upper section of the second visceral arch rod is the focus of our tale (Fig. 10). As we move forward still further in time, this character undergoes various structural and positional modifications in essence, it becomes larger, more robust, and involved in supporting the jaws (at which point it is called the hyomandibula), changes from cartilage to bone, then begins a gradual reduction in size, disengages from the jaw/cheek area, and moves into the middle ear (at which point it is called the stapes). Overall then, the upper portion of the 2nd visceral arch—hyomandibula—stapes is the same structure that has had both its shape and function modified over hundreds of millions of years. So although the presence of a “cartilaginous rod in the 2nd visceral arch found in the throat region” may be a synapomorphy for the Craniata, you won’t find that exact structure in any four-footed animals. Instead, what you will find is the modification of that cartilaginous rod, the stapes. The continued evolution of a particular character past its point of origin is called an evolutionary transformation series.

Synapomorphies are not static they may continue to evolve. Changes in the character “upper portion of the second visceral arch” [hyomandibula, stapes] are traced on the phylogenetic tree for the Chordata (animals with notochords). Both the story and the phylogenetic tree have been substantially simplified to emphasize the idea of character origin and modification rather than the finer details of character evolution. Names in italics refer to extinct species known from fossils. Line drawings and photographs of various structures and species can be found easily on the web

The next thing that students of phylogenetics have to know is how to recognize different kinds of groups of organisms. There are two general types of groups, one “good” and the other “bad”.

Let’s begin with “the good,” a monophyletic group (Fig. 11). The word “monophyletic” is a combination of two Greek words, monos (single) and phyle (tribe). It was coined by our old friend Ernest Haekel, who, as you remember, also invented the word phylogeny. A monophyletic group includes an ancestor and všetky of its descendants. It is identified by the presence of shared, unique characters (synapomorphies). Each phylogenetic tree contains as many monophyletic groups as there are ancestors. For example, looking at the tree in Fig. 11, we can identify five monophyletic groups, only two of which are shown on Fig. 12 (I’ll leave it up to you to discover the other three).

Identifying monophyletic groups

Two of the five monophyletic groups on the hypothetical tree

Now onto “the bad.” The word “paraphyletic” is, once again, a combination of two Geek words, ods (near) and phyle (tribe), so the implication is that the whole tribe is not present (Fig. 13). Paraphyletic groups include an ancestor but nie všetko of its descendants. On this hypothetical tree, species C has been eliminated from the group, even though it is a descendant of ancestor 1 just like the rest of the species. Paraphyletic groups are problematic because they mislead us about how characters evolve and how species are related to one another. For example, let’s consider the big tree for the Amniota and highlight the “old” Reptilia, one of the most famous paraphyletic groups (Fig. 14). Even today people still speak about three distinct classes, the reptiles, the birds, and the mammals. When you look at this figure, what is wrong about the class Reptilia, the way it is drawn?

Identifying paraphyletic groups

The most famous paraphyletic group, the reptiles

Správny! In (Fig. 15) Ancestor 2 is the ancestor of all the reptiles but, as highlighted on this figure, the Reptilia does not include all of ancestor 2’s descendants ancestor 4 and the birds have been removed from the group. The only way to make the Reptilia a monophyletic group is to redefine the term to include crocodiles, turtles, tuataras, lizards, snakes, a vtáky. In the past, birds were not considered to be reptiles because they are warm-blooded (in fact, they were often grouped with mammals because of that trait). But phylogenetic studies have demonstrated that birds are indeed reptiles because they share many morphological, behavioral, and molecular characters with other reptilian species in general (synapomorphies originating in ancestor 2 e.g., β keratin), a they share many characters with crocodiles in particular (synapomorphies originating in ancestor 4 e.g., holes in the skull just in front of the eyes).

How to make the Reptilia monophyletic

Why is it important to have monophyletic groups? Say you wanted to figure out how red hair appeared in your family. What would be your chances of tracking down your original red-haired ancestor if no records were kept about the union between your great-great-great-great grandfather Sven and his Irish bride Maggie? Missing information creates problems for any research, be it genealogical or evolutionary, and paraphyletic groups are missing information. In evolutionary terms, monophyletic groups are “real” biological units that is, they are the product of descent with modification (an ancestor and all of its descendants) and as such can be used to study the evolutionary processes that produced them. Paraphyletic groups, on the other hand, are the product of “human error” arising from incomplete or flawed information (e.g., poor descriptions of characters). Using such groups to study evolutionary processes will direct us along misleading and confusing pathways.

Why do we use phylogenetic trees? There are many ways to answer this question (and many papers/books written about it), but the most general answer is that trees summarize valuable information about the evolution of organisms that allows us to understand them better. For example, here’s the family tree for the Hominoidea, the group that includes us and all of our closest relatives (Fig. 16). When you look at the distribution of characters on this tree you can see that a number of traits we associate only with human beings, such as hunting, infanticide, tool making, self-awareness, and language, originated long before Homo sapiens. In other words, human beings are not as unique as you might think. If we want to understand how and why those traits evolved, we must study their expression and function in ourselves and in our relatives. So much information from just one phylogenetic tree!


What is the Tree of Life?

With this he crystallized the idea that species share common ancestors at various points back in time. He referred to the genealogical relationships among all living things as &ldquothe great Tree of Life.&rdquo

Throughout the late 19th century there were many attempts to portray evolutionary relationships with tree-like diagrams. These were based on overall appearances &mdash shared similarities in the form and structure of organisms.

However, it was not until the middle of the 20th century, especially through the work of the German entomologist Willi Hennig in the mid-1960s, that the analytical methods used by scientists today to study &ldquophylogenetic&rdquo relationships began to be developed and modern research on the Tree of Life began.

This basic logic, together with extraordinary advances in computer science and molecular biology, prepared the way for the reconstruction of the entire Tree of Life. Owing to an exponential rise in phylogenetic research around the globe, we can now discern the branching pattern of the entire Tree. This mega-science effort has revolutionized our understanding of our own place in nature, and the resulting knowledge has already been put to an amazing variety of scientific and practical uses.


Pacific Southwest Research Station

No stranger to Hawaii, biological control complements other techniques and offers a safe and effective means for managing invasive species.

For years, land managers have applied herbicides and have manually cut strawberry guava stems to control the plant's growth and spread. But only relatively small patches of forest can be managed in this way--chemical and physical management becomes extremely expensive and difficult over vast landscapes and over the long term.

Because chemical and physical control has been impossible to apply on a large scale, and strawberry guava continues its spread into new native landscapes, land managers have turned to biological control.

What Biocontrol Is--and Isn't

Biological control, or "biocontrol," is a management approach that involves the introduction of a plant-feeding insect or disease to control the growth or spread of an invasive plant. It is based on the principle that specialized insects or diseases that keep a plant species in check in its native range can be used to help restore balance in places where the plant has become invasive.

Biocontrol agents are natural predators of the plant in its home range and feed on or damage a part of the plant, making it easier to manage. In some cases biocontrol can reduce the abundance of invasive species gradually, but it never eliminates them completely.

Biocontrol is commonly used around the world by land managers, regional and national governments, and others charged with controlling highly invasive plants. It is an accepted and valued management practice in over 100 countries, including the United States. In Hawaii, biocontrol has been used for more than 100 years, resulting in the successful control of invasive plants such as prickly pear cactus, lantana, pamakani, emex, Klamath weed, and ivy gourd.

Advantages of Biocontrol
Biocontrol is used when other management techniques prove ineffective or prohibitively expensive. It has the ability to:

  • Control invasive species across vast, remote, or inaccessible landscapes
  • Manage invasive species over the long term without repeated applications
  • Reduce the need for herbicides and other chemicals.

Biocontrol also has economic benefits. After an initial cost for study of an agent and its release, biocontrol agents operate continuously with little need for additional labor or other inputs.

Safety of Biocontrol
There is a natural tendency to confuse disastrous introductions of the past with contemporary biocontrol efforts. The introduction of mongooses to Hawaii in the 1800s by a private landowner, for example, is not at all representative of the modern practice of biocontrol--it occurred without the extensive scientific and regulatory reviews that are central to today's biocontrol programs.

For an organism to even be considered a potential biocontrol agent today, it must first be proven to be highly host-specific, meaning it affects only a single host species or a very narrow range of species. For this reason, an animal like the mongoose, which preys on a wide variety of species, would never be used as a biocontrol agent.

Before a proposed agent is considered for release, it is subjected to rigorous laboratory and field studies in both its native range and the area in which it is invasive. These studies establish the agent's suitability for biocontrol by demonstrating that it is effective against the target invasive and poses no threat to other plants in the area.

Strawberry Guava Biocontrol Plan

In 2005--following 15 years of research in Hawaii and Brazil--researchers with the Institute of Pacific Islands Forestry submitted a proposal to release a scale insect in Hawaii to control the growth and spread of strawberry guava.

The insect, a Brazilian scale (Tectococcus ovatus), was selected as a candidate after many years of research showed that it could safely and effectively control the invasive tree in Hawaii without posing a threat to other plant species. Studies demonstrated that the scale is adapted to feed only on strawberry guava, ultimately causing reduced growth and seed production.

The Brazilian scale is a member of a group of insects known as "gall formers." Their young settle and feed on newly sprouted strawberry guava leaves and cause them to form growths, known as "galls." Because the plant expends energy on forming the galls, fewer resources are available for producing new stems and fruit. As a natural predator of strawberry guava, the Brazilian scale can slow the tree's growth and spread, making it less competitive against native plants. The scale is not capable of killing strawberry guava trees, only acting as a check on their growth and spread.

The young scale insects can move about by crawling or by floating with wind currents and, if released, would gradually spread over a period of decades. At the points of introduction of the scale, reduced strawberry guava growth and seed production should be noticeable within a few years. Because scale insects are entirely dependent on their plant hosts, if strawberry guava populations were to gradually decline, so, too, would the scale population.

Environmental Assessments of the proposed strawberry guava biocontrol, [pdf, 19.4 MB], were completed by the USDA Animal and Plant Health Inspection Service in 2008 and the Hawaii Department of Agriculture in 2011. Following scientific reviews and public consultations statewide, release of the biocontrol was permitted. As the State of Hawaii and other partners work to establish the insect on strawberry guava in invaded forests over the next several years, Forest Service researchers will continue to provide technical assistance and monitor the impacts of biocontrol.

Frequently Asked Questions (FAQs)

Q. What is an "invasive species"?
A. "Invasive species" is a globally used term to describe plants, animals, and other organisms that have been introduced into a new environment and that are causing, or are likely to cause, economic or environmental harm or harm to human health. Not all introduced species are considered invasive.

Q. Why do some plants become invasive?
A. Ecosystems in Hawaii and elsewhere developed over millions of years in relative isolation. Early human settlers introduced plants and animals into new areas to meet their needs, but these introductions were very few compared with today. Modern transportation methods and increased global commerce have facilitated movement of vast numbers of species into new places, either intentionally or accidentally. In the new range, an introduced plant may be free from the insects and diseases in its home range, and sometimes can grow out of control. This can give the invasive plant an advantage over native plants, which still must contend with their own predators and diseases.

Q. How do invasive plants affect humans?
A. Humans depend on the functioning of ecosystems for many of our basic survival needs. Invasive plants can strongly affect how those ecosystems function. For instance, invasive plants can replace native vegetation in some areas, causing more frequent fires that are a threat to lives and property. In other places, invasives can change the processing of water through a watershed or the amount and type of nutrients in soil. Invasive species are extremely costly to agriculture around the world and are a key threat to healthy ecosystems that support rare and endangered species.

Q. What is biological control of invasive plants?
A. Biological control, or biocontrol, is the introduction of a plant-feeding insect or disease to control the growth or spread of an invasive plant. These biocontrol agents are natural enemies of the plant in its home range and feed on or damage a part of the plant, making it easier to manage. Biocontrol can reduce the abundance of an invasive species gradually but cannot eliminate it completely.

Q. Is biological control commonly used to control invasive plants?
A. Yes. Biological control is an approach extensively employed around the world by land managers, regional and national governments, and others charged with controlling highly invasive plants. It is an accepted management practice in over 100 countries, including the United States. In Hawaii, biocontrol has been used for over 100 years, resulting in successful control of invasive plants such as prickly pear cactus, lantana, pamakani, emex, Klamath weed, and ivy gourd.

Q. Why use biocontrol when other methods to control invasive plants are available?
A. Biocontrol offers important advantages as a management tool. It is relatively inexpensive compared with conventional methods such as hand cutting, especially for invasions that extend over large areas. It offers an ecological advantage because it can reduce the need to use herbicide. Most importantly, biocontrol is sustainable over the long term. After an initial cost for study and release, biocontrol agents operate continuously with little need for additional labor or other inputs.

Q. So biocontrol offers advantages. But is it safe?
A. Biocontrol of invasive plants has been practiced worldwide for over a century. History shows that when proper procedures and careful research are in place, negative consequences are rare and risks are reduced to very low levels. The key to safety in biocontrol is to use only host-specific agents--those that are highly specialized to survive on a narrow range of host plants. Host specificity is determined through careful observations in a biocontrol agent's native country and through rigorous testing on nontarget plant species. Before it can be released, an agent must pass extensive scrutiny and scientific review at the state and federal levels. In addition, most programs now require postrelease monitoring to track the progress of the agent. In Hawaii, over 50 biocontrol agents have been released against insect and weed targets since strict regulatory processes were established in the 1970s. None has switched hosts to nontarget species or become invasive themselves.

Q. What about the mongoose and other disastrous introductions in Hawaii?
A. Introduction of mongooses by a private landowner in the 1800s, with no scientific or regulatory review, is not at all representative of the modern practice of biocontrol. Today, biocontrol introductions are based on very careful research and testing. Animals like mongoose and cane toad, which feed on a broad range of prey, would never be considered for biological control. The only acceptable organisms are highly host-specific--those that have a single host or very narrow range of hosts and that are unable to survive on other species.

Q. Won't a biocontrol move on to other plants after killing off its target host plant?
A. Although some biocontrol agents are capable of killing their host plants, biocontrol never results in complete eradication of the target plant. Instead, as the host plant population declines, so does the population of the agent. Highly host-specific biocontrol agents are so closely dependent on their host plant that they cannot use other plant species, even when faced with starvation.

Q. What about the possibility of a biocontrol agent adapting to attack new plants?
A. Rapid evolution of host switching by a host-specific plant feeder is extremely unlikely because of the many genetic changes that would have to occur. Organisms that depend on plants for their food adapt and change over time, as do their host plants. This process is gradual over thousands to millions of years. Such newly evolved host-switching has never been observed in over 1,000 cases of invasive plant biocontrol worldwide over the past 100 years.

Q. What good is biocontrol given the constant onslaught of new invasive species?
A. Biological control is not a cure-all. Solving invasive species problems in Hawaii requires integration of a variety of approaches. Preimportation risk assessment, quarantines at ports of entry, and rapid response to new invasions are all necessary to prevent "the next Miconia." Control using herbicides or mechanical removal are effective against some already established invasive plants. Unfortunately, we have many invasive species for which mechanical and herbicidal techniques are too risky or prohibitively expensive to apply, except in small areas. Carefully chosen biological agents are our only hope for providing long-term control of our worst invasive plants at an island-wide scale, including in remote areas of severely threatened Hawaiian forest.


Vzájomné interakcie

Coevolutionary mutualistic interactions that occur between species involve the development of mutually beneficial relationships. These relationships may be exclusive or general in nature. The relationship between plants and animal pollinators is an example of a general mutualistic relationship. The animals depend on the plants for food and the plants depend on the animals for pollination or seed dispersal.

The relationship between the fig wasp and the fig tree is an example of an exclusive coevolutionary mutualistic relationship. Female wasps of the family Agaonidae lay their eggs in some of the flowers of specific fig trees. These wasps disperse pollen as they travel from flower to flower. Each species of fig tree is usually pollinated by a single wasp species that only reproduces and feeds from a specific species of fig tree. The wasp-fig relationship is so intertwined that each depends exclusively on the other for survival.


What Is a Phylogenetic Species Concept?

The phylogenetic species concept defines a species as a group of organisms that shares a common ancestor and can be distinguished from other organisms that do not share that ancestor. As an analogy, the phylogenetic species concept asserts that on the tree of life, species are the distal twigs. This contrasts with the biological species concept, which asserts that organisms are of the same species if they can interbreed successfully.

Scientists have not yet devised a perfect definition for the term “species.” The phylogenetic species concept is one of the proposed alternatives to the current concept of choice, the biological species concept. While the biological species concept makes sense when trying to determine that an elephant and a mouse are different species, it fails to be a valid indicator among all species. Many reptiles can successfully breed with other groups of animals that are obviously different species. In some cases, snakes have bred with snakes from other families successfully.

The phylogenetic species concept places evolutionary relationships at the forefront of the discussion and sidesteps the problems associated with fertility. However, the phylogenetic species concept fails in other areas. For instance, ring species are collections of animals that have diverged from each other so far that they are incapable of interbreeding yet clearly share a common and unique ancestor. This makes them a single species phylogenetically, even though they represent clearly different animals.