Zkáza tropických deštných lesů kvůli těžbě dřeva nebo pěstování palmy olejné postupuje. A s ní nenávratně mizí mnoho druhů rostlin, o kterých se věda nikdy ani nedozvěděla. Třeba jako drobné nezelené, velmi vzácné a podivuhodné hvězdnatky.

Když britský lékař a přírodovědec William Griffith v roce 1834 našel u města Pala na jižním pobřeží Barmy v podrostu bambusového lesa zvláštní nezelenou rostlinu zcela nepodobnou čemukoliv, co botanika dosud znala, zřejmě si rychle uvědomil, že se stal objevitelem nového rostlinného rodu. Rostlinu pojmenoval jménem Thismia na počest anglického rostlinného anatoma Thomase Smithe.

Sám Griffith ji považoval za parazitickou a až následující generace botaniků odhalily, že mezi parazity v pravém slova smyslu nepatří. Způsob výživy však není jedinou zajímavostí tohoto pozoruhodného rodu, o němž ani dnes nevíme zdaleka všechno. V naší zemi jsou tyto rostliny dokonce natolik neznámé, že dosud nedostaly ani české jméno. Pro českou botaniku je to však rod významný, protože čeští botanici v tropických deštných lesích Bornea dosud objevili a vědecky popsali už tři jeho druhy.

Thismia hexagona, druh, který jsme objevili v roce 2013, stál na počátku našeho zájmu o hvězdnatky. Své druhové jméno druh dostal podle nápadného šestiúhelníkovitého anulu. Autor M. Hroneš

Thismia hexagona, druh, který jsme objevili v roce 2013, stál na počátku našeho zájmu o hvězdnatky. Své druhové jméno druh dostal podle nápadného šestiúhelníkovitého anulu. Autor M. Hroneš

Dalším druhem, který jsme popsali jako nový pro vědu, je Thismia brunneomitra. Okvětní cíp u tohoto druhu srůstají v útvar, připomínající biskupskou čepici. Autor Ondřej Popelka.

Dalším druhem, který jsme popsali jako nový pro vědu, je Thismia brunneomitra. Okvětní cípy u tohoto druhu srůstají v útvar, připomínající biskupskou čepici. Autor Ondřej Popelka.

Třetí z druhů popsaných českými botaniky z Bornea, Thismia inconspicua. Autor M. Sochor

Třetí z druhů popsaných českými botaniky z Bornea, Thismia inconspicua. Autor M. Sochor

A protože latinské jméno nelze do češtiny přeložit a ani jeho počeštěná forma by nezněla dobře, rozhodli jsme se pro rod Thismia navrhnout české jméno hvězdnatka a pro čeleď Thismiaceae jméno hvězdnatkovité.

Rod Thismia je se svými šedesáti dosud popsanými, druhy největším z pěti až šesti rodů, jež různí autoři rozlišují v čeledi Thismiaceae. Sdružuje nezelené jednoděložné byliny s velmi zvláštní až bizarní stavbou těla, které se vyskytují především v tropických oblastech jihovýchodní Asie a Jižní Ameriky, některé druhy však rostou v subtropech i mírném pásu Japonska, Austrálie nebo USA. Všechny však jsou vzácné, mají obvykle relativně malé areály s nízkým počtem lokalit.

Tuto vzácnost nejlépe ilustruje fakt, že naprostá většina popsaných druhů je známa jen z jediné takzvané typové lokality, tedy z místa, odkud byl daný druh popsán. A aby to nebylo málo, rostliny vytvářejí nadzemní části (a pouze tehdy si jich obvykle všimneme) jen po určitou, obvykle nejvlhčí část roku.

Hvězdnatky se nejčastěji vyskytují v různých typech primárních tropických deštných lesů. Bylinné patro těchto lesů je většinou poměrně chudé a rostliny, které jej tvoří, se musí vyrovnávat se značným nedostatkem světla, což poskytuje výhodu právě druhům nezávislým na fotosyntéze.

Alfa a omega života ­ mykoheterotrofie

Hlavním biologickým jevem ovlivňujícím biologii, ekologii i vzhled hvězdnatek je mykoheterotrofie. Původně oboustranně výhodná mykorhizní symbióza se zde zvrhla ve prospěch rostliny, která tak využívá houbového hostitele.

Při standardně fungující mykorhizní symbióze je vztah mezi zelenou a tedy fotosyntetizující rostlinou a houbou zhruba vyrovnaný – rostlina poskytuje houbě organické látky získané fotosyntézou a od houby si na oplátku bere anorganické prvky nebo hůře dostupnou vodu. Houbový hostitel navíc svými vlákny propojuje více jedinců často různých druhů rostlin a tvoří tak jakousi trofickou síť.

V případě mykoheterotrofie se však rostlina vlastně stává parazitem na celém fungujícím systému. Mykoheterotrofní rostlina si od houby bere jak anorganické látky, tak i organické sloučeniny, které houba získala spojením s dalšími zelenými rostlinami. Taková rostlina již nepotřebuje ke svému životu fotosyntézu, která je energeticky mnohem náročnější než pouhá „krádež“.

Rostliny kromě generativního rozmnožování nic nenutí k tomu, aby vytvářely nadzemní části, a mohou tak žít až několik let zcela skrytě pouze v podobě podzemních orgánů.

Mykoheterotrofní rostliny jsou proto typické redukcí orgánů zajišťujících fotosyntézu (listy, listeny) a často také redukcí nyní již nepotřebných chloroplastů a tedy ztrátou zeleného zbarvení. Tato adaptace pak tyto rostliny přímo předurčuje k životu v prostředí s nedostatkem světla.

Nezávislost na fotosyntéze umožňuje rovněž další specifický jev. Rostliny kromě generativního rozmnožování nic nenutí k tomu, aby vytvářely nadzemní části, a mohou tak žít až několik let zcela skrytě pouze v podobě podzemních orgánů. Nadzemní části mykoheterotrofní rostlina vytvoří, jen pokud nastřádá dostatek energie ke kvetení a tvorbě plodů. Tomu je pak opět přizpůsobena stavba těla, kdy největšími a nejnápadnějšími orgány jsou květ a případně i stonek, který květy podpírá a nastavuje do vhodné pozice pro opylování.

Hvězdnatky jsou přímo ukázkovým příkladem výše uvedeného. Značnou část svého života žijí skrytě v podobě oddenků nebo drobných hlízek v lesní hrabance a tlejících zbytcích listů. Jejich nadzemní části jsou kromě květu a plodu často velmi redukované – listy jsou obvykle přítomné v podobě drobných trojúhelníkovitých šupinek nebo zcela chybí, listeny jsou jen o něco větší než listy. Jedinou nápadnou částí je tedy květ, který může být buď jen jeden na vrcholu rostliny anebo jich na lodyze vyrůstá více v řídkých hroznovitých květenstvích. Morfologie samotného květu je určována pravděpodobně především specifickým způsobem opylení, nikoliv mykoheterotrofií.

Květy a opylování – důmyslná past

Květy různých druhů hvězdnatek jsou již na první pohled velmi zvláštní a vzhledem k redukci ostatních částí těla morfologicky překvapivě komplexní. Díky výrazným modifikacím a přesunům některých orgánů z jejich obvyklých pozic je z morfologicko-anatomického hlediska mnohdy velmi těžké odhalit, která část těchto orgánů je dolní a která horní, která vnější a která vnitřní, případně z čeho se určitá struktura vyvinula.

Květy

Květy hvězdnatek vždy tvoří šest na bázi srostlých okvětních lístků, které tak vytvářejí okvětní trubku. Ta je u většiny druhů jen nevýrazně zbarvená. Konce okvětních lístků mohou být protažené v dlouhé volné cípy připomínající chapadla, případně mohou být zahnuté nahoru a srostlé v kopulovité útvary umístěné nad ústím okvětní trubky, nebo naopak zcela zakrnělé. Ústí okvětí tvoří zvláštní kruhovitý či šestiúhelníkovitý útvar zvaný anulus (česky by se dalo přeložit jako prstenec). Anulus a báze okvětních cípů jsou obvykle velmi nápadné, až křiklavě barevné.

Řez květem hvězdnatky T. brunneomitra, pro lepší názornost byly odstraněny okvětní cípy. Autor Z. Mačát

Řez květem hvězdnatky T. brunneomitra, pro lepší názornost byly odstraněny okvětní cípy. Autor Z. Mačát

Tyčinek je šest a jejich nitky jsou z velké části srostlé s okvětní trubkou, volná horní část je zploštělá. Stejně tak jsou zploštělé konektivy (pokračování nitky tyčinky spojující prašné váčky), které jsou buď volné, nebo u většiny druhů navzájem srostlé. V druhém případě tak tyčinky vytvářejí jakousi v horní části perforovanou trubičku zavěšenou z ústí okvětní trubky dovnitř květu (viz vpravo, obr. řezu květem). Protože tyčinky vyrůstají proti směru gravitace, je jejich horní část bází a nejníže položená část vrcholem. Na vrcholu jednotlivých konektivů se obvykle vyskytuje řada zoubků, výstupků, brv nebo žláznatých chlupů, jejichž tvar a počet je druhově specifický. Prašníky vyrůstají na vnější straně konektivu (v prostoru mezi konektivem a okvětím) a jsou rozděleny na dva od sebe oddálené prašné váčky, pod kterými u většiny druhů vyrůstá nápadný přívěsek konektivu, který rovněž směřuje do prostoru mezi konektivem a okvětím a který pravděpodobně zabraňuje samoopylení náhodně uvolněným pylem padajícím z prašných pouzder. Semeník, zakončený třemi obvykle srostlými čnělkami, se nachází na bázi květu a je z vnějšku obklopen listeny.

Na první pohled velmi složitá stavba květů (viz box Květy) má velmi jednoduché vysvětlení. Jde o důmyslný způsob, jak provést opylovače květem a přitom zabránit opylení vlastním pylem.

Opylovači jsou pravděpodobně drobné mušky z čeledí Phoridae a Mycetophilidae. Květ tedy zřejmě působí jako jakýsi jednosměrný tunel, který znemožňuje pohyb opylovače jiným směrem než kupředu. Křiklavě zbarvený prstenec (anulus) a báze volných okvětních cípů slouží jako naváděcí a vletový otvor. Po vlétnutí do květu se opylovač dostane do trubičky z konektivů vedoucí k dutině se semeníkem a bliznami. Pokud již před tím opylovač navštívil jiný květ, zanechá na lepkavých bliznových ramenech pyl, který si nese sebou. V pohybu zpět stejným směrem, kterým se do dutiny dostal, mu brání výběžky a brvy na vrcholech konektivů. Směrem vzhůru z květu se tedy dostane nejsnáze po stěně okvětní trubky relativně těsným prostorem, v němž jsou umístěny prašné váčky. Tím je zajištěno, že při své cestě ven nabere pyl. Květ opylovač opouští drobnými otvory, těsně pod anulem.

Thismia javanica, jeden z běžnějších druhů, vyznačující se pouze třemi protáhlými přívěsky okvětních cípů. Autor YEL/SOCP Indonesia.

Thismia javanica, jeden z běžnějších druhů, vyznačující se pouze třemi protáhlými přívěsky okvětních cípů, připomínajících chapadla. Autor YEL/SOCP Indonesia

Zatím oficiálně nepopsaný druh hvězdnatky rostoucí v lesích na východě malajského státu Sarawak na ostrově Borneo. Autor F. Kolář.

Zatím oficiálně nepopsaný druh hvězdnatky rostoucí v lesích na východě malajského státu Sarawak na ostrově Borneo. Autor F. Kolář.

Jak ale zařídit, aby se opylovač po takto obtížném průchodu jedním květem zastavil u květu dalšího?

Hvězdnatky k tomu zřejmě využívají dvou rozdílných strategií, které však jdou (alespoň u některých druhů) ruku v ruce. První z nich je šálivá (deceptivní), při níž květy některých druhů lákají opylovače tak, že vydávají slabý zápach připomínající hnijící maso nebo houby. Druhá strategie naopak sází na odměnu nektarem. Nektária byla u některých druhů pozorována na zploštělých konektivech v okolí prašných váčků, tedy v místech, kde se opylovač pohybuje těsně před opuštěním květu. V případě, že z květu odlétá s drobnou odměnou za strasti způsobené složitou stavbou květu, je pak zřejmě ochotnější navštívit květ další.

Co ještě nevíme?

Přestože by se mohlo zdát, že o hvězdnatkách už víme skoro všechno, opak je pravdou. I výše popsané detaily jejich biologie byly objeveny teprve nedávno. Mykoheterotrofie jako biologický jev byla popsána teprve v roce 1994. Do té doby byly mykoheterotrofní rostliny považovány za saprofyty, tedy organismy, které získávají organické látky chemickým rozkladem odumřelých částí rostlin. Způsob opylování květů i jejich opylovači byli objeveni dokonce ještě později, až v roce 2015.

Prakticky neznámé ale zatím zůstávají další vlastnosti, jevy a souvislosti, které většinou dobře známe u jiných skupin rostlin jako příbuzenské (fylogenetické) vztahy v rámci rodu, prostorová a genetická struktura populací nebo cytologické a karyologické vlastnosti. Současná vnitrorodová systematika byla vytvořena v první polovině 20. století a je postavena pouze na morfologické podobnosti jednotlivých druhů a pravděpodobně přesně neodráží reálné evoluční vztahy.

Navíc v posledních letech botanikové popsali několik nových druhů, které se morfologicky vymykají zaběhnutému členění.

K nově popsaným druhům, které nezapadají do používané vnitrorodové klasifikace, patří Thismia mucronata z Vietnamu. Autor M. Nuraliev

K nově popsaným druhům, které nezapadají do používané vnitrorodové klasifikace, patří Thismia mucronata z Vietnamu. Autor M. Nuraliev

Lepší poznání skutečných evolučních vztahů nám v současnosti usnadňuje především molekulární systematika. To má však v případě hvězdnatek několik úskalí, přičemž největším z nich je nedostupnost materiálu. Jak již bylo zmíněno, hvězdnatky jsou vzácné, jejich populace málo početné, velkou část roku přežívají skryté pod zemí, a i když kvetou, je velmi snadné je v lesním podrostu přehlédnout. Velká část druhů navíc nebyla od doby jejich popisu, což může činit i více než sto let, vůbec znovu nalezena.

Druhým úskalím je pak vyhledání a použitelnost vhodných genetických markerů. V rostlinné systematice se pro zjištění evolučních vztahů běžně používají různé úseky chloroplastové DNA. U mykoheterotrofních rostlin však chloroplasty pozbyly své důležitosti a jsou často do různé míry redukované, přičemž jejich redukce probíhá právě na úrovni DNA a je obvykle náhodná. To znamená, že tyto u jiných druhů velmi užitečné markery jsou v tomto případě pro rekonstrukci evolučních vztahů v podstatě nepoužitelné. Jistou náhradu představují markery mitochondriální DNA, která se ale u rostlin pro svou vysokou mutační rychlost obvykle nepoužívá.

Nevíme, kolik vlastně existuje druhů hvězdnatek. Jisté je, že známe jen zlomek skutečného počtu a že se nikdy nedozvíme, kolik jich opravdu existuje.

Kvůli extrémní vzácnosti hvězdnatek a jejich výskytu v mnohdy velmi odlehlých oblastech tropických deštných lesů také dosud nebyla provedena žádná studie, která by se zabývala genetickou variabilitou jejich populací.

Tyto poznatky by přitom byly velmi důležité, protože u druhů s dlouhými větvenými oddenky lze předpokládat, že rostliny, v době květu považované za rozdílné jedince, by mohly ve skutečnosti být jedním genetickým individuem. Už tak plošně malé populace hvězdnatek by tak mohly být tvořeny jen několika málo genetickými jedinci nebo dokonce jedním klonem.

Co ale hlavně nevíme je to, kolik druhů hvězdnatek vlastně existuje. Jisté je, že známe jen zlomek skutečného počtu a že se ten skutečný nikdy nedozvíme.

Nepochybně řada druhů v uplynulých letech a desetiletích zcela vyhynula, aniž byla objevena a vědecky popsána.

I ve zbývajících lesích jihovýchodní Asie stále čekají další možná desítky druhů těchto nesmírně zajímavých rostlin. Doufejme, že se podaří najít je dřív, než nepoznány navždy zmizí se svým biotopem.

 

Titulní snímek: Thismia hexagona, druh, který jsme objevili v roce 2013, stál na počátku našeho zájmu o hvězdnatky. Své druhové jméno druh dostal podle nápadného šestiúhelníkovitého anulu. Autor M. Hroneš

Print Friendly

Tagy

O autorovi

Michal Hroneš a Martin Dančák

Michal Hroneš a Martin Dančák

Michal Hroneš (*1987) Vystudoval botaniku na Přírodovědecké fakultě UP v Olomouci, kde v současné době dokončuje doktorské studium a působí jako lektor na katedře botaniky. Zabývá se především biosystematikou a evolučními procesy v různých skupinách vyšších rostlin. Martin Dančák (*1974) Vystudoval botaniku a ochranu a tvorbu životního prostředí na Přírodovědecké fakultě UP v Olomouci, kde působí jako odborný asistent na katedře ekologie a životního prostředí. Zabývá se taxonomií, chorologií a biodiverzitou vyšších rostlin.