Paleta znalostí: Modrozelené řasy

Sinice (modrozelené) — oddíl říše prokaryot (prokaryoty). Zastoupeni autotrofními fototrofy. Životní formy jsou jednobuněčné, koloniální, mnohobuněčné organismy. Jejich buňka je pokryta vrstvou pektinu umístěnou na povrchu buněčné membrány. Jádro není exprimováno, chromozomy se nacházejí v centrální části cytoplazmy a tvoří centroplazmu. Z organel se nacházejí ribozomy a parachromatofory (fotosyntetické membrány) obsahující chlorofyl, karotenoidy, fykokyanin a fykoerythrin. Vakuoly jsou pouze plynné, buněčná šťáva se nehromadí. Rezervní látky jsou zastoupeny glykogenovými zrny. Sinice se rozmnožují pouze vegetativně — částmi stélky nebo speciálními úseky vlákna — hormonií. Zástupci: oscilátoři, lingbie, anabeny, nostoky. Žijí ve vodě, na půdě, na sněhu, v horkých pramenech, na kůře stromů, na skalách a jsou součástí těla některých lišejníků.

Modrozelené řasy, sinice (Cyanophyta), oddělení řas; patří k prokaryotům. U modrozelených řas, stejně jako u bakterií, není jaderný materiál oddělen membránou od zbytku buněčného obsahu; vnitřní vrstva buněčné membrány se skládá z mureinu a je citlivá na působení enzymu lysozymu. Modrozelené řasy mají typicky modrozelenou barvu, ale vyskytují se i růžové a téměř černé barvy, což je způsobeno přítomností pigmentů: chlorofylu a, fykobilinů (modrý – fycyanin a červený – fykoerythrin) a karotenoidů. Mezi modrozelenými řasami se vyskytují jednobuněčné, koloniální a mnohobuněčné (vláknité) organismy, obvykle mikroskopické, méně často tvořící kuličky, krusty a keře o velikosti až 10 cm. Některé vláknité modrozelené řasy se dokáží pohybovat klouzáním. Protoplast modrozelených řas se skládá z vnější barevné vrstvy – chromatoplazmy – a bezbarvé vnitřní části – centroplazmy. Chromatoplazma obsahuje lamely (plošky), které provádějí fotosyntézu; jsou umístěny v soustředných vrstvách podél membrány. Centroplazma obsahuje jadernou hmotu, ribozomy, zásobní látky (volutinová granula, kyanofycinová zrna s lipoproteiny) a tělíska sestávající z glykoproteinů; druhy planktonu mají plynové vakuoly. Modrozelené řasy postrádají chloroplasty a mitochondrie. Příčné septa vláknitých modrozelených řas jsou opatřena plazmodesmaty. Některé vláknité modrozelené řasy mají heterocysty – bezbarvé buňky izolované od vegetativních buněk „zátkami“ v plazmodezmách. Modrozelené řasy se rozmnožují dělením (jednobuněčné) a hormononiemi – úseky nití (mnohobuněčné). K rozmnožování dále slouží: akinety – nehybné klidové spory vytvořené výhradně z vegetativních buněk; endospory, které vznikají v mateřské buňce po několika kusech; exospory, které se oddělují od vnějšku buněk, a nancyty – malé buňky, které se hromadně objevují během rychlého dělení obsahu mateřské buňky. U modrozelených řas neexistuje žádný pohlavní proces, ale existují případy rekombinace dědičných znaků transformací. 150 rodů, sdružujících asi 2000 druhů; v zemích bývalého SSSR – 120 rodů (přes 1000 druhů). Modrozelené řasy jsou součástí planktonu a bentosu sladkých vod a moří, žijí na povrchu půdy, v horkých pramenech s teplotou vody až 80 °C, na sněhu – v polárních oblastech a v horách; řada druhů žije ve vápenatém substrátu („nudné řasy“), některé modrozelené řasy jsou součástí lišejníků a symbiontů prvoků a suchozemských rostlin (mechorů a cykasů). Modrozelené řasy rostou v největším množství ve sladké vodě a někdy způsobují květenství v nádržích, což vede k úhynu ryb. Za určitých podmínek přispívá masový rozvoj modrozelených řas k tvorbě terapeutického bahna. V některých zemích (Čína, Čadská republika) se jako potravina používá řada druhů modrozelených řas (nostoc, spirulina atd.). Probíhají pokusy o masové pěstování modrozelených řas za účelem získání krmných a potravinářských bílkovin (spiruliny). Některé modrozelené řasy asimilují molekulární dusík a obohacují jím půdu.

Článek napsal Pavel Čajka, šéfredaktor časopisu Poznavaika. Od roku 2013, od založení časopisu, se Pavel Čajka věnuje popularizaci vědy na Ukrajině a ve světě. Hlavním cílem časopisu i tohoto článku je vysvětlit složitá vědecká témata jednoduchým a přístupným jazykem

Obsah:

Historie objevů a výzkumu

Objevitelem sinic byl jeden ze slavných vynálezců mikroskopu, nizozemský amatérský vědec Antonio van Leeuwenhoek, který žil v Nizozemsku v 40. století. Přestože byl Antonio van Leeuwenhoek povoláním úspěšným obchodníkem s látkami a vědě se věnoval jako koníčku, během svého života učinil mnoho důležitých vědeckých objevů v biologii, jedním z nich byly sinice. Objevil je při zkoumání modrozelených řas mikroskopem. Jelikož byl také talentovaným umělcem, byl prvním, kdo si je nakreslil do zápisníku. Následně se podrobnějším studiem sinic zabýval další slavný francouzský biolog Louis Pasteur. V průběhu série zábavných experimentů odhalil vlastnosti jejich struktury a životní aktivity a také zjistil, že sinice jsou schopny produkovat kyslík. Biologové nyní již s jistotou vědí, že první sinice na naší planetě existovaly před miliony let, a paleontologové se zájmem studují pozůstatky starověkých řas zachovaných na starověkých horninách. Sinice mají díky své vysoké odolnosti vynikající schopnosti přežití v nejrůznějších klimatických podmínkách, i v těch nejnepříznivějších. A struktura sinic se zachovala i po výrazných teplotních změnách na naší planetě, kdy dinosauři a mnoho dalších starověkých zvířat vyhynulo už dávno, sinice dnes pokojně existují ve své původní podobě, stejně jako existovaly v dobách dinosaurů a dlouho před nimi. Podle biologické klasifikace jsou sinice klasifikovány jako bakterie, kde zaujímají svou vlastní podtřídu, vlastně nazývanou „sinice“. To je zajímavé: podle hrubých odhadů sinice produkují až XNUMX % kyslíku v atmosféře naší planety.

Struktura

• mitochondrie,
• chromatofory,
• endoplazmatické retikulum,
• vakuoly s buněčnou mízou.

Reprodukce

Stejně jako mnoho jiných jednobuněčných organismů se i sinice rozmnožují buněčným dělením. Samotné dělení však může u různých druhů nabývat různých forem, například

• binární štěpení stejné velikosti, kdy jedna buňka tvoří dvě buňky,
• nerovnoměrné binární štěpení (pučení), kdy se z výběžků mateřské buňky tvoří dceřiné buňky,
• mnohočetné nepohlavní rozmnožování, kdy se další generace buněk tvoří ze somatických buněk bez účasti reprodukčních buněk – gamet.

Všechny tyto typy buněčného dělení jsou přítomny u různých druhů sinic.

Význam a použití

Již jsme zmínili nejdůležitější roli sinic, byly první, které prováděly fotosyntézu a obohacovaly zemskou atmosféru kyslíkem, kromě toho mají řadu dalších užitečných vlastností – například zásobují půdu dusíkatými hnojivy a užitečnými organickými látkami. Není proto divu, že se začaly používat v zemědělství ke zvýšení výnosů plodin. Díky schopnosti nasytit půdu dusíkem je lze využít k pěstování plodin i na prakticky neúrodné půdě.

Některé druhy modrozelených řas se používají ke krmení domácích mazlíčků, protože tělu poskytují řadu základních živin: tuky, bílkoviny, sacharidy a vitamíny.

A v mnoha asijských zemích se tyto mořské řasy používají k výrobě speciálních chutných a zdravých koření pro lidi.

Biochemické složení

Název „modrozelené řasy“ mluví sám za sebe, zelená barva sinic je dána chlorofylem, který obsahují. Přítomnost modré barvy je způsobena účinkem speciálních pigmentů: fykocyaninu a alofykocyaninu.

Některé poddruhy sinic obsahují speciální látky, jako je lutein, xantofyly a zeaxanthin, které jim umožňují ukládat sacharidy a další důležité živiny.

Je samozřejmé, že sinice mají fotosyntetický aparát, který produkuje organickou hmotu a kyslík.

Odrůdy

Odrůdy sinic zahrnují přes 1500 druhů. Podle některých důležitých společných znaků jsou sdruženy do tříd:

• Chrookoky, tato třída zahrnuje organismy s jednoduchou nebo koloniální formou. Vyznačují se také velkým množstvím hlenu, který je vylučován buněčnými strukturami.
• Pleurokapsy – pouze ony jsou schopné tvořit reprodukční buňky, tzv. baeocyty.
• Oxillatoria – tato třída zahrnuje vegetativní buňky, které se dělí nepohlavně.
• Čeleď nostocaceae se vyznačuje tím, že na rozdíl od oxylatorů se rozmnožují pohlavně. Mají také schopnost vytvářet barevné květy a mají vlastnost kryofility, jinými slovy, dokážou se přizpůsobit i pouštním podmínkám.
• Stygonemoidi se také rozmnožují pohlavně, ale na rozdíl od Nostocidae jsou schopni se v rámci jednobuněčného organismu mnohokrát dělit.

Jídlo

Sinice mají smíšenou stravu: jednak jako autotrofy dokáží syntetizovat sacharidy z anorganických látek. V podmínkách změněného prostředí se však mohou stát heterotrofy a živit se jako běžné kvetoucí rostliny. Některé sinice mají také schopnost živit se chemosyntézou – neobvyklým způsobem krmení bakterií založeným na asimilaci oxidu uhličitého v důsledku oxidace anorganických sloučenin.

Právě díky své schopnosti univerzální výživy mohou sinice růst v těch nejextrémnějších podmínkách a osídlovat místa s nedostatkem živin pro ostatní organismy, čímž vytvářejí podmínky pro následný rozvoj života.

Habitat

Většina sinic se nachází v hlubinách světových oceánů, na mořském dně, ale značný počet z nich se nachází také ve sladkovodních jezerech a řekách, horkých pramenech, dutinách tropických listů, rýžových polích a dokonce i v ledových jezerech v Antarktidě. Prostředí závisí na způsobu krmení a biochemickém složení konkrétního druhu sinic. Někdy sinice vstupují do biologické symbiózy s lišejníky a mechy.

Škodlivé

Některé druhy sinic mohou být nejen prospěšné, ale i škodlivé, protože obsahují toxiny, které otravují jejich stanoviště. Když se takové škodlivé sinice hromadně rozmnoží, nádrž, kterou „zachytily“, se zbarví do charakteristické zelené barvy a stane se nevhodnou pro život jiných živých tvorů. Škodlivé sinice se mohou objevit i v běžném akváriu, pokud se o něj řádně nepečuje. Není třeba dodávat, že v takové situaci je možné i poškození ryb; aby se tomu zabránilo, je nutné akvárium důkladně propláchnout a vodu kompletně vyměnit.

Doporučená literatura a užitečné odkazy

1. Biologický encyklopedický slovník / Ch. vyd. M. S. Gilyarov; Redakční tým: A. A. Baev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin a další – M.: Sov. encyklopedie, 1986. – S. 576. – 831 s. — 100 000 výtisků.
2. Modrozelené řasy / Yu E. Petrov // Světlice barvířská – Soan. – M.: Sovětská encyklopedie, 1976. – (Velká sovětská encyklopedie: [ve 30 svazcích] / hlavní redaktor A. M. Prochorov; 1969-1978, sv. 23).
3. Historicky se názvy taxonů modrozelených řas řídí Mezinárodním kódem bakterií (ICN), takže nejvyšší hodností skupiny je divize, nikoli kmen jako u jiných bakterií.

Autor: Pavel Čajka, šéfredaktor časopisu Poznavayka

Při psaní článku jsem se snažil, aby byl co nejzajímavější, nejužitečnější a nejkvalitnější. Budu vděčný za jakoukoliv zpětnou vazbu a konstruktivní kritiku ve formě komentářů k článku. Své přání/dotaz/návrh můžete také napsat na můj mail [email protected] nebo na Facebook, s respektem k autorovi.