Včely hrají nezastupitelnou roli v ekosystémech po celém světě. Zatímco některé včelí druhy jsou domestikovány a chovány člověkem, většina včelích druhů je divoká, přičemž počet těchto druhů přesahuje 20 000. Tyto včely mají klíčový vliv na udržitelnost ekosystémů, neboť zajišťují opylování, které je nezbytné pro množství rostlinných druhů a stabilitu potravinových řetězců. Nicméně, divoké a domestikované včely sdílejí stejné prostředí, stejný přístup k potravním zdrojům a mnohdy i stejné predátory. V tomto složitém soužití mezi těmito skupinami včel dochází k přenosu patogenů, což vyvolává dynamiku mezi hostiteli a patogeny, kdy jeden patogen může infikovat nové hostitele a naopak. Tento jev může vést k narušení biodiverzity včelích populací, což má negativní vliv na jejich rozmanitost, hojnost a distribuci.

Patogeny, které jsou přenášeny mezi včelami, vytvářejí složité interakce, kde každý patogen reaguje na chování svých hostitelů, ale i na ostatní přítomné patogeny. Tento "multihost" systém může být velmi dynamický a přispět k redukci včelího populačního růstu, což může mít dalekosáhlé ekologické důsledky.

Jedním z klíčových fenoménů v této oblasti je jev známý jako "spillover" – přenos patogenu z jednoho druhu na jiný. Tento jev, který se obvykle vztahuje k přenosu zoonóz (nemocí přenášených mezi zvířaty a lidmi), může být velmi důležitý i v kontextu včelího opylování. Pro přenos patogenu mezi různými druhy včel je nezbytný kontakt mezi těmito druhy, přičemž tento přenos může probíhat jak přímo, tak nepřímo.

Patogeny, které se šíří mezi včelami, mohou být viry, bakterie, houby nebo paraziti. Mezi nejběžnějšími patogeny, které ovlivňují včely, nalezneme viry, jako je například včelí virus, který se může přenášet mezi různými druhy včel. Kromě toho jsou včely často napadány roztoči, jako je Varroa destructor, kteří mohou přenášet různé viry a parazity. Vzhledem k tomu, že některé z těchto patogenů mohou infikovat více druhů včel, je nezbytné studovat mechanismy jejich přenosu v rámci celého včelího společenství.

Nejen, že patogeny přenášené mezi včelami ovlivňují samotné včely, ale mohou mít také přímý vliv na jejich schopnost vykonávat opylování. To znamená, že šíření nemocí mezi včelami může mít nepříznivý vliv na ekologické procesy, jako je opylování rostlin, což je klíčové pro produkci potravin. Kromě toho tento přenos může ovlivnit i ekonomiku, protože včely jsou nejen ekologickým, ale i hospodářským zdrojem pro mnoho zemědělských odvětví.

Pochopení role, kterou hrají patogeny v těchto systémech, je důležité nejen pro ochranu včel a zajištění jejich zdraví, ale i pro ochranu samotných ekosystémů, které jsou na opylování včelami závislé. Včelí společenství tvoří komplexní síť, ve které se mezi jednotlivými druhy včel, patogeny a ekologickými faktory vyvíjí dynamika, která musí být pečlivě zkoumána, aby bylo možné chránit jak včely, tak i širší ekologické systémy, na které mají zásadní vliv.

Endtext

Jak efektivně identifikovat včely: morfologické a ekologické výzvy

Evropa je domovem více než 600 druhů včel, které patří do 24 rodů, jež se vyznačují dlouhým jazykem (L-T včely). Tato skupina včel je morfologicky velmi různorodá, přičemž společnými rysy jsou dlouhý jazyk, křídlová struktura a tři ovaria (Michener 2007). Zároveň je tato rodina velmi ekologicky rozmanitá a zahrnuje nejen kleptoparazitické druhy (například rody Nomada Scopoli, 1770 a Melecta Latreille, 1802), ale i sociální parazity (subgenus Psithyrus Lepeletier, 1832) a druhy s různými stupni sociálního chování, od solitárních po eusociální. Vzhledem k počtu rodů se podrobná analýza morfologických znaků potřebných k jejich identifikaci dostává za rámec tohoto textu. Pro další informace je možné se odkazovat na práce, jako jsou Michez et al. (2019) a Michener (2007).

Včely rodiny Colletidae v Evropě zahrnují dva rody, Colletes Latreille, 1802, a Hylaeus Fabricius, 1793, které čítají celkem 154 druhy. Morfologicky jsou tyto rody charakterizovány krátkým a bifidním jazykem, což je rys, který není sdílen s žádnou jinou včelí rodinou (Michener 2007). Rod Colletes je známý tím, že všechny druhy hnízdí výhradně v zemi. Včely tohoto rodu jsou střední velikosti, samičky mají na zadních nohách charakteristickou strukturu pro přenášení pylu, zvanou scopa, a druhá rekurentní žíla je výrazně tvarována do písmene S. Naopak včely rodu Hylaeus jsou obecně menší, mají dvě submarginalní buňky v zadních křídlech a jsou téměř bezsrsté. Samičky shromažďují pyl smíchaný s nektarem v trávicím žaludku (ingluvii) a hnízdí v předexistujících dutinách, jako jsou stonky a malé galerie xylofágových hmyzu.

Rodina Halictidae zahrnuje v Evropě více než 355 druhů, což ji řadí mezi rozsáhlejší, ale ekologicky se zde vyskytují různé stupně sociálního chování. Některé druhy jsou přísně solitární, jiné eusociální, přičemž v rámci stejného druhu mohou být pozorovány různé gradienty sociálního chování (Soucy a Danforth 2002; Davison a Field 2016). Samice rodů Halictus Latreille, 1804, Seladonia Robertson, 1918 a Lasioglossum Curtis, 1833 jsou snadno rozpoznatelné podle charakteristické struktury na posledním tergitu, zvané rime. Včely rodu Sphecodes Latreille, 1804, jsou kleptoparazity, přičemž v Evropě je známo více než 40 druhů tohoto rodu.

Rodina Megachilidae je v Evropě zastoupena téměř 450 druhy a vykazuje výraznou morfologickou a ekologickou rozmanitost. U samiček tohoto rodu je charakteristickým znakem scopa na spodní straně zadečku, který slouží k přenášení pylu, a dvě submarginalní buňky v předních křídlech. Včely tohoto rodu mají specifické chování při hnízdění – používají k tomu kusy listů, hlínu, květy nebo pryskyřici k vytvoření pedotrofních buněk, které zakládají v předchozích xylofágových dírách nebo v prázdných ulitách. Některé podrody, jako například Chalicodoma Lepeletier, 1841, staví hnízda z hlíny smíchané se slinami, zatímco jiné, například Hoplitis (Anthocopa) bisulca (Gerstaecker, 1869), hnízdí v zemi. Včely rodu Coelioxys Latreille, 1809 a Stelis Panzer, 1806 jsou kleptoparazity, které se živí na úkor jiných druhů.

Rodina Melittidae, s pouhými 41 druhy v Evropě, je včelí rodinou s nejnižší diverzitou v této oblasti. Tento rod zahrnuje tři rody: Kirby, 1802, Melitta, Dasypoda Latreille, 1802 a Macropis Panzer, 1809. Většina těchto druhů je oligoletická a některé, například rod Macropis, se živí květovými oleji, které produkuje rod Lysimachia. Včely rodu Dasypoda mají vysoce vyvinuté scopae, chybí jim basitibialní ploténka a jejich přední křídla mají dvě submarginalní buňky. Včely rodu Melitta mají tři submarginalní buňky a dobře vyvinuté scopae, ale jejich absence foveí a výrazně rozšířený poslední tarsální segment je odlišují od rodu Andrena.

Identifikace včel na úrovni druhu je velmi náročná. Většina rodů vyžaduje podrobnou analýzu pod zvětšením, a v některých případech je pro odlišení druhů nezbytná genetická analýza. Pro ekologické studie však identifikace na úrovni rodu, podrodu nebo druhu skupiny často poskytuje dostatečné informace o ekologickém charakteru společenství včel. Pokud je to možné, je vždy důležité sbírat vzorky ve vynikajícím stavu a použít správné metody pro jejich zpracování a uchování, což umožní pozdější zlepšení identifikace. Častou metodou sledování v ekologii opylování je pozorování interakcí rostlin a opylovačů, které obvykle zahrnuje fotografie, videozáznamy nebo dočasné zachycení návštěvníků květů (Byers 2017; Tong et al. 2018; O’Connor et al. 2019; Thompson et al. 2021). Tento způsob identifikace se omezuje na analýzu chování, vzhledu a výrazných diagnostických rysů.

Důležité je, že zkušenost značně zlepšuje výsledky identifikace, zejména pokud máte přístup k referenčním sbírkám, účastníte se laboratorní identifikace a znáte faunu v dané studijní oblasti. Sbírání v terénu umožňuje manipulaci s živými vzorky, což je výhodné, protože například samci některých druhů neútočí (nemají žihadlo) a samice některých rodů nejsou schopné bodnout kůži. Přesto je většina identifikací v terénu omezena na úroveň rodu, skupiny druhů nebo několik charakteristických druhů. Sbírání vzorků zvyšuje přesnost identifikace, a přestože zkušený taxonom může v terénu rozpoznat mnoho druhů, některé morfologické rozdíly, jako jemné punkce na těle, mohou být viditelné pouze pod stereomikroskopem. Proto je ideální identifikace druhů při používání správného zvětšení a osvětlení, přičemž kvalitní příprava vzorků a absence mezikroků zhoršujících jejich stav mohou usnadnit tento proces.

Jakou roli hrají divoké včely v ekosystémech a zemědělství?

Divoké včely, ačkoliv jsou často přehlíženy ve srovnání s jejich domestikovanými příbuznými, jsou pro fungování ekosystémů naprosto klíčové. Jejich role v opylování je nenahraditelná, přičemž většina rostlin, včetně těch, které jsou součástí našich potravinových řetězců, spoléhá na opylovače. Včely jsou jedním z nejdůležitějších skupin opylovačů, které podporují nejen rozmanitost přírody, ale i stabilitu zemědělských ekosystémů.

Důležitost divokých včel spočívá především v jejich schopnosti podporovat reprodukci rostlin. Přibližně 75 % všech rostlinných druhů, včetně 35 % zemědělských plodin, potřebuje pro své opylení včely. Tyto hmyzy, mezi něž patří osamělé včely i bzučiví bumblíci, se podílejí na opylování širokého spektra rostlin, což má přímý dopad na zemědělskou produkci a rozmanitost krajiny.

Diverzita divokých včel je ohromná, přičemž každá druhová skupina vykazuje specifické adaptace a chování, které jim umožňují přežít v různých typech prostředí. Některé druhy se zaměřují na opylování specifických rostlinných rodů, zatímco jiné jsou obecní a opylují široké spektrum květin. Tento ekologický servis je přitom velmi cenný a jeho ztráta může mít dlouhodobé důsledky pro rovnováhu ekosystémů.

Ekonomická hodnota opylování divokými včelami, a to jak pro přírodu, tak pro zemědělství, je neocenitelná. Různé odhady ukazují, že včely přispívají k zemědělskému výnosu hodnotě miliard eur ročně. Bez jejich přítomnosti by byla produkce ovoce, zeleniny a dalších plodin výrazně nižší, což by mělo přímý dopad na výživu a ekonomiku.

Solité včely, na rozdíl od bumblíků, nejsou společenské a žijí samostatně. Tato skupina včel je rovněž klíčová pro opylování, zejména v prostředí, kde jsou jiné opylovače méně přítomné. Některé druhy solitérních včel se dokonce specializují na opylování konkrétních rostlin, čímž přispívají k udržení ekologické rovnováhy.

Zajímavým faktem je, že i když jsou divoké včely zcela zásadní pro zdraví ekosystémů, čelí v současnosti řadě hrozeb. Ztráta přirozeného prostředí, užívání pesticidů, klimatické změny a znečištění představují významné problémy pro jejich přežití. Ochrana těchto cenných opylovačů tedy vyžaduje komplexní přístup, který zahrnuje nejen ochranu jejich přirozených biotopů, ale také změnu zemědělských praktik, které minimalizují negativní dopady na včely.

V rámci evropských projektů, jako jsou Life a COST akce, se vědci a odborníci na ochranu přírody aktivně podílejí na monitorování divokých včel a vývoji opatření k jejich ochraně. Patří sem například snaha o obnovení stanovišť, zavádění ekologičtějších zemědělských metod a podpora vzdělávání veřejnosti v oblasti ochrany opylovačů.

Zásadní pro ochranu včel je i zajištění biodiverzity v zemědělských oblastech. Pestrost rostlinných druhů na polích a v okolí polí poskytuje včelám potřebnou potravu a útočiště. Zlepšení podmínek pro včely může být i součástí udržitelného zemědělství, které se zaměřuje na minimalizaci environmentálních škod.

Další důležitou součástí ochrany včel je podpora výzkumu, který se soustředí na lepší pochopení jejich chování, adaptací a interakcí s rostlinami. Tento výzkum umožňuje vývoj nových metod, které mohou pomoci předcházet úbytku populací včel a chránit je před nemocemi a parazity, kteří mohou mít devastující účinky na jejich populaci.

Pokud chceme zajistit ochranu divokých včel, musíme také změnit přístup k chemickým látkám a pesticidům. Mnohé studie ukazují, že pesticidy mají negativní vliv na včely a mohou je zabíjet nebo oslabit jejich imunitní systém, což má dlouhodobé důsledky pro opylování a stabilitu ekosystémů.

Kromě změny zemědělských praktik je rovněž důležité podporovat výsadbu rostlin, které přitahují opylovače, jako jsou květiny a keře, které včelám poskytují nektar a pyl. Včely, stejně jako mnoho jiných opylovačů, potřebují různorodost rostlin, aby zajistily stálý přísun potravy a mohly se rozmnožovat. Výsadba takových rostlin nejen zlepší podmínky pro včely, ale přispěje i k celkové ekologické stabilitě krajiny.

Jak diagnostikovat a určovat druhy pomocí DNA barcodingu: Případové studie a doporučení

Technologie DNA barcodingu se ukázala jako zásadní nástroj pro zlepšení identifikace a taxonomie druhů. Tento přístup využívá krátké sekvence DNA, které umožňují jednoznačně identifikovat organismy na úrovni druhu, a to i v případech, kdy je tradiční morfologická identifikace obtížná. Klíčovým nástrojem je využití diagnostických nukleotidových substitucí, které se nacházejí na specifických pozicích v sekvencích DNA barcodu. Tyto rozdíly mohou být použity k odlišení jednotlivých druhů v rámci širších skupin, což je obzvláště užitečné pro identifikaci druhů, které jsou si morfologicky podobné, ale geneticky se výrazně liší.

Například na standardním 654 bp COI barcode jsou pozice 240 a 541, kde se nacházejí diagnostické nukleotidové substituce (G a C), což umožňuje odlišit určité druhy, jak ukázali Gibbs et al. (2013). Podobně Carolan et al. (2012) identifikovali specifické nukleotidy na pozicích 203 a 553, které pomáhají rozlišovat tři druhy v komplexu bzučivých včel, včetně Bombus cryptarum, B. lucorum a B. magnus. Pro takové diagnostické analýzy existují specializované nástroje, například funkce NUCDIAG v balíčku SPIDER pro R, která byla použita k identifikaci diagnostických nukleotidových pozic u některých problematických druhů v rámci rodu Lasioglossum (Dialictus) (Gibbs, 2018).

Při publikaci dat je nezbytné, aby byly sekvence DNA uloženy v veřejných databázích, jako je BOLD nebo GenBank, a aby byly uvedeny příslušné identifikátory a čísla přístupu, která odkazují na DNA barcodes. Tento krok je nezbytný pro sdílení a ověřování výsledků v širší vědecké komunitě.

Pro správné vybudování referenčních knihoven DNA barcodů je kladeno důraz na správný výběr exemplářů, které budou sloužit jako vzorky pro extrakci DNA. Doporučuje se preferovat sběr od odborníků, což umožňuje pokrytí širšího taxonomického spektra a zajišťuje vysokou spolehlivost identifikace. Například pro včely je běžnou praxí, že pro extrakci DNA se používá jedna noha exempláře, což umožňuje následné morfologické vyšetření vzorku, jak uvádějí Sheffield et al. (2017). Tento přístup se ukázal jako efektivní, zvláště když jsou kombinovány vzorky z muzeí a odborných sbírek, jak tomu bylo při tvorbě kanadské referenční knihovny (Sheffield et al., 2017).

Důležitým aspektem je také analýza více exemplářů jednoho druhu, což pomáhá kvantifikovat mezidruhovou variabilitu. Sbírání vzorků z různých lokalit a ekologických kontextů je zásadní pro detekci heteroplazmie, tedy rozdílů v DNA mezi jednotlivými exempláři téhož druhu. Pro široce rozšířené druhy se doporučuje vzorkovat alespoň 70 exemplářů, aby bylo pokryto 95 % variace uvnitř druhu (Bergsten et al., 2012). Tento přístup pomáhá zaručit, že reference v knihovnách DNA barcodů budou dostatečně reprezentativní.

Při výběru vzorků pro extrakci DNA je také důležité volit co nejnovější exempláře, protože rok sběru může mít významný vliv na délku COI barcodů (Sheffield et al., 2009). Přesto mohou přispět k obohacení databáze i starší exempláře, pokud jsou použity vhodné molekulární protokoly. Výběr správné metody uchovávání vzorků je rovněž důležitý pro úspěšnost amplifikace DNA. Například vzorky, které byly přímo umístěny do 100% ethanolu, mají vyšší kvalitu DNA než vzorky uchovávané v jiných typech roztoků (Ballare et al., 2019).

V rámci etaxonomie, tedy online sdílení a analýzy dat, byla vyvinuta platforma BOLD pro analýzu DNA barcodů pomocí sy

Jak impeachment prezidenta Trumpa ovlivnil Ukrajinu a americkou politiku?
Jak správně pracovat s liniemi a inkoustem při kreslení
Jak pracovat s databází a использованиe API Loader