Datum: 22.11.2019
I v přírodě může všeuměl překonat specialistu: všežraví nálevníci jsou hlavními konzumenty bakterií v rybnících s vysokou koncentrací živin
Mezi nejdůležitější a nejpočetněji zastoupené vodní ekosystémy na Zemi patří mělká jezera, většinou bohatá na živiny (tzv. eutrofní až hypertrofní). V těchto sladkých vodách sehrávají zásadní roli ti nejmenší - drobní prvoci živící se bakteriemi. Právě oni vytvářejí základ komplikovaných potravních sítí sladkovodních ekosystémů a také ovlivňují přenos uhlíku a energie do vyšších potravních úrovní. Studium těchto organismů, jejich taxonomické příslušnosti a ekologických vlastností patří mezi klíčová témata výzkumu mikrobiální ekologie vody. Přesto máme o mikrobiálních vztazích stále velmi omezené znalosti. Tým vědců z Hydrobiologického ústavu BC AV ČR se proto rozhodl sledovat planktonní potravní řetězce v deseti jihočeských rybnících. Zaměřil se na hlavní skupiny prvoků, kteří si živí bakteriemi: tj. nálevníky a drobné heterotrofní bičíkovce.
Pro sledování prvoků a jejich bakteriální potravy jsme použili několik metod. K odhadu rychlosti vyžírání bakterií prvoky a jejich podílu na celkové rychlosti odstraňování bakterií jsme použili fluorescenčně označené bakterie. Pro určení hlavních taxonomických skupin bakterivorních (tj. pohlcujících bakterie) a všežravých (tzv. omnivorních, kteří pohlcující jak bakterie, tak řasy a sinice) nálevníků jsme zkombinovali postupy fluorescenční mikroskopie s inovativním zpracováním snímků jejich buněk získaných s využitím několika fluorescenčních barviv a přirozené fluorescence chlorofylu. Zároveň jsme složení společenstev nálevníků ověřovali speciální metodou barvení pomocí impregnace stříbrem (tzv. protargolem).
Ve zkoumaných rybnících jsme porovnali, jak rychle bakterie rostou a jak rychle jsou vyžírány, a to jak nálevníky, tak i heterotrofními bičíkovci. Kombinace použitých metod navíc umožnila stanovit, jak rychle jsou bakterie přijímány jednotlivými druhy nálevníků (příklady viz obrázek 1 a 2). Nálevníci se na celkovém vyžírání bakterií prvoky podíleli v průměru více (56%) než heterotrofní bičíkovci (44%). To naznačuje, že původní závěry řady autorů, považujících roli nálevníků ve vyžírání bakterioplanktonu za zanedbatelnou, vyžadují podstatnou revizi. Také meta-analýza dostupných literárních dat z různě úživných vod (obrázek 3) podpořila náš závěr o rostoucím významu nálevníků jako konzumentů bakterií v porovnání s heterotrofními bičíkovci podél narůstajícího gradientu živin.
Obrázek 1 (vlevo): Příklady hlavních skupin nálevníků, které přijímaly bakterie v rybnících: Stichotrichia a Oligotrichia. a–d, Halteria/Pelagohalteria; e–h, dva příklady Rimostrombidium spp. s významným podílem řas v potravních vakuolách vedle fluorescenčně značených bakterií (FLB). Levá strana (a, c, e, g) – buňky nabarvené metodou „protargol“, pravá strana (b, d, f, h) – snímky stejných druhů ve fluorescenční mikroskopii založené na složeném překryvu 10–20 obrázků snímaných ve třech vlnových délkách (modrá: DAPI-excitace, která zviditelní pozici, tvar a velikost jader nálevníka, žlutá: DTAF-excitace, která zviditelní fluorescenčně značené baktérie, červená: chlorofyl-excitace, která umožňuje lokalizaci buněk fytoplanktonu v potravních vakuolách). Současná přítomnost fluorescenčně značených baktérií i větších červených buněk fytoplanktonu dokumentuje všežravost nálevníků. Bílá úsečka zobrazuje délku 10 μm.
Obrázek 2 (vpravo). Příklady nálevníků s vysokou rychlostí příjmu bakterií v rybnících: Peritrichia. a–b, Pelagovorticella natans; c–f, kolonie nálevníka Epistylis procumbens (podrobnosti v textu k obr. 1).
Obrázek 3. Meta-analýza vztahu mezi koncentrací chlorofylu a (jako indikátor úživnosti jezer) a podílem celkového počtu bakterií odstraněných nálevníky za den, zobrazené jako log-log lineární regrese. Studované hypertrofní rybníky byly analyzovány společně s literárními daty z různých jezer od oligotrofie až po hypertrofii (n = 46). Poznámka: Hypertrofní systémy jsou zobrazeny červenými symboly.
Je zajímavé, že obecné ekologické teorie předpokládají, že v hypertrofních vodách, kde se vyskytují ohromné počty a biomasy bakterií, budou dominantními konzumenty bakterií ty druhy nálevníků, které se na jejich příjem specializují. V rozporu s tím však podíl primárně bakterivorních nálevníků ze skupin Peritrichia (rody Vorticella, Epistylis) a Scuticociliata (Cyclidium spp.) na celkové rychlosti vyžírání bakterií nálevníky činil v průměru pouze 26%, zatímco dominantními konzumenty bakterií byly s podílem 71% početně vysoce zastoupené primárně všežravé skupiny nálevníků, jako jsou Halteria/Pelagohalteria (Stichotrichia) a v menším rozsahu také Rimostrombidium spp. (Oligotrichia). Schopnost těchto všežravých nálevníků pohlcovat širokou škálu velikostí potravy od bakterií a detritových částic až k menším řasám a sinicím, jež jsme pozorovali v jejich potravních vakuolách, jim zřejmě poskytuje významnou konkurenční výhodu v prostředí hypertrofních vod s velkým množstvím drobných mikrobiálních buněk a dalších potravních částic.
Více informací v publikaci:
Šimek K., Grujčić V., Nedoma J., Jezberová J., Šorf M., Matoušů A., Pechar L., Posch T., Bruni E. P., Vrba J. 2019: Microbial food webs in hypertrophic fishponds: omnivorous ciliate taxa are major protistan bacterivores. Limnology and Oceanography 64: 2295–2309. doi: 10.1002/lno.11260.
Open Access: https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/lno.11260
