Co jsou řasy?

Řasy jsou rozmanitou skupinou vodních organismů, které mají schopnost provádět fotosyntézu. Některé řasy jsou většině lidí známé; například mořské řasy (jako jsou chaluhy nebo fytoplankton), rybniční mršiny nebo řasové květy v jezerech. Existuje však rozsáhlý a rozmanitý svět řas, které jsou pro nás nejen užitečné, ale mají pro naši existenci zásadní význam.

Definice

Pod pojmem „řasy“ se skrývá mnoho různých organismů schopných produkovat kyslík prostřednictvím fotosyntézy (proces získávání světelné energie ze slunce za účelem tvorby sacharidů). Tyto organismy nemusí být nutně úzce příbuzné. Určité znaky je však spojují a zároveň odlišují od druhé hlavní skupiny fotosyntetizujících organismů: suchozemských rostlin.

Především řasy nejsou vysoce diferencované tak jako rostliny, jak uvádějí autoři knihy „Algae: Anatomie, biochemie a biotechnologie, 2. vydání“. (CRC Press, 2014). To znamená, že jim chybí pravé kořeny, stonky a listy a cévní systém, který by zajišťoval cirkulaci vody a živin v jejich těle. Za druhé, podle článku publikovaného v roce 2014 v časopise Current Biology je mnoho řas jednobuněčných. Vyskytují se také v různých formách a velikostech. Mohou existovat jako jednotlivé mikroskopické buňky, mohou být makroskopické a mnohobuněčné, žít v koloniích nebo nabývat listové podoby jako v případě mořských řas, například obřích chaluh. Pikoplankton má průměr 0,2 až 2 mikrometry, zatímco listy obřích chaluh dosahují délky až 60 metrů. A konečně, řasy se vyskytují v různých vodních biotopech, jak sladkovodních, tak mořských.

Vzhledem k těmto charakteristikám zahrnuje obecný pojem „řasy“ jak prokaryotické organismy – sinice, známé také jako sinice – tak eukaryotické organismy (všechny ostatní druhy řas). „Vzhledem k tomu, že „řasy“ netvoří přirozenou skupinu, která by vzešla ze společného předka, je zařazení sinic do neformální skupiny „řasy“ běžné,“ uvedla Linda Grahamová, profesorka botaniky na University of Wisconsin-Madison. „Termín ‚eukaryotické řasy‘ sinice nezahrnuje.“ Je také zajímavé, že chloroplasty, které jsou místem fotosyntézy u suchozemských rostlin, jsou přizpůsobené formy sinic. Podle Paleontologického muzea Kalifornské univerzity byly tyto rané sinice pohlceny buňkami primitivních rostlin někdy na konci proterozoika nebo na počátku kambria.

(Mezi prokaryota patří bakterie a archea. Jsou to jednodušší organismy bez organizované buněčné struktury a jejich DNA se volně vznáší jako spletitá hmota v cytoplazmě. Naproti tomu eukaryota jsou všechny ostatní živé organismy: protinožci, rostliny, houby Co jsou protinožci?“ a živočichové. Jejich buňky jsou více organizované. Mají struktury zvané organely, které vykonávají řadu buněčných funkcí, a jejich DNA je umístěna v centrálním oddílu zvaném jádro).

Obecná charakteristika

Prostředí

Většina řas žije ve vodním prostředí (Current Biology, 2014). Přesto slovo „vodní“ téměř nedokáže obsáhnout rozmanitost těchto stanovišť. Těmto organismům se může dařit ve sladkovodních jezerech nebo ve slaných vodách oceánů. Snášejí také různé teploty, koncentrace kyslíku nebo oxidu uhličitého, kyselost a zákal. Například obří chaluhy se podle časopisu „Algae“ vyskytují více než 200 metrů pod polárním ledovým příkrovem, zatímco jednobuněčný druh zelené řasy Dunaliella salina se podle přehledového článku publikovaného v roce 2005 v časopise Saline Systems vyskytuje ve velmi slaném neboli hyperslaném prostředí, jako je Mrtvé moře. Volně plovoucí, většinou jednobuněčné řasy, které žijí v osvětlených oblastech vody, se nazývají planktonní. Řasy, které ulpívají na povrchu, se označují jako bentické řasy. Takové řasy rostou na bahně, kamenech, jiných řasách a rostlinách nebo živočiších, uvádí se v publikaci „Algae.“

Řasy jsou schopny přežívat i na souši. Některá nečekaná místa, kde rostou, jsou kmeny stromů, zvířecí srst, sněhové břehy, horké prameny (podle „Algae“) a v půdě, včetně pouštní kůry (Current Biology, 2014).

Řasy většinou žijí samostatně v různých růstových formách (jednotlivé buňky, kolonie atd.), ale mohou také vytvářet symbiotické vztahy s různými nefotosyntetickými organismy, včetně řasinek, hub, měkkýšů a hub (jako lišejníky). Jednou z výhod takových vztahů je, že řasám umožňují rozšířit obzory jejich stanovišť.

Výživa

Řasy jsou zpravidla schopny fotosyntézy a vyrábějí si vlastní výživu tím, že využívají světelnou energii ze slunce a oxid uhličitý k tvorbě sacharidů a kyslíku. Jinými slovy, většina řas je autotrofní nebo přesněji fotoautotrofní (což odráží jejich využívání světelné energie k tvorbě živin).

Existují však určité druhy řas, které potřebují získávat výživu výhradně z vnějších zdrojů; to znamená, že jsou heterotrofní. Takové druhy uplatňují různé heterotrofní strategie získávání živin z organických materiálů (sloučenin obsahujících uhlík, jako jsou sacharidy, bílkoviny a tuky). Osmotrofie je vstřebávání rozpuštěných látek a fagotrofie zahrnuje pohlcování bakterií nebo jiné podobné kořisti. Jiné řasy, známé jako auxotrofy, potřebují získávat pouze základní vitaminy, jako je B12komplex nebo mastné kyseliny (podle „Řasy“).

Podle autorů knihy „Algae“ je všeobecně uznáváno, že výživové strategie řas existují ve spektru kombinujícím fotoautotrofii a heterotrofii. Tato schopnost se označuje jako mixotrofie.

Rozmnožování

Řasy jsou schopny rozmnožovat se asexuálním nebo vegetativním způsobem a prostřednictvím pohlavního rozmnožování.

Podle autorů knihy „Řasy“ zahrnuje asexuální rozmnožování tvorbu pohyblivých spor, zatímco vegetativní metody zahrnují jednoduché dělení buněk (mitózu) za účelem vzniku identického potomstva a fragmentaci kolonie. Pohlavní rozmnožování zahrnuje spojení gamet (vznikají individuálně u každého rodiče prostřednictvím meiózy).

Květ řas v Severní Karolíně, oblasti země vybavené pro rozsáhlý růst řas. (Image credit: Courtesy of Ildar Sagdejev via PNNL)

Klasifikace

Cyanobacteria

Tyto řasy se také označují jako sinice. Ačkoli jsou schopny provádět fotosyntézu produkující kyslík a žijí v mnoha stejných prostředích jako eukaryotické řasy, sinice jsou gramnegativní bakterie, a jsou tedy prokaryoty. Jsou také schopny samostatně provádět fixaci dusíku, což je proces přeměny atmosférického dusíku na využitelné formy prvku, jako je amoniak.

Předpona „cyano“ znamená modrý. Tyto bakterie mají pigmenty, které absorbují specifické vlnové délky světla a dodávají jim charakteristické barvy. Mnoho sinic má modrý pigment fykocyanin, který je světlosběrným pigmentem (pohlcuje červené vlnové délky světla). Všechny sinice mají určitou formu zeleného pigmentu chlorofylu, který je zodpovědný za získávání světelné energie během procesu fotosyntézy (Current Biology, 2014). Některé další mají také červený pigment fykoerytrin, který absorbuje světlo se zelenou oblastí a propůjčuje bakteriím růžovou nebo červenou barvu.

Eukaryotické řasy

Eukaryotické řasy jsou polyfyletické, což znamená, že se nevyvinuly z jednoho společného předka. To jasně dokládá naše současné pojetí stromu života – rodokmenu všech živých organismů uspořádaného podle jejich různých evolučních vztahů. Eukaryotické řasy se vyskytují rozptýlené mezi mnoha různými skupinami neboli hlavními větvemi stromu.

V přehledovém článku publikovaném v roce 2014 v časopise Cold Spring Harbor Perspectives in Biology autor Fabien Burkilists pět nadskupin eukaryotických organismů: (Ophiskontha), Amoebozoa, Excavata, Archaeplastida a SAR (která zahrnuje tři skupiny, Stramenopiles, Alveolata a Rhizaria).

Archaeplastida zahrnuje rostliny a různé druhy fotosyntetizujících řas, jako jsou chlorofyty (podskupina zelených řas), charofyty (hlavně sladkovodní zelené řasy) a glaukocystofyty (jednobuněčné sladkovodní řasy). Chlorofyty jsou zelené řasy, které běžně tvoří lišejníkové partnerství s houbami.

Dinoflageláty se vyskytují v rámci Alveolata. Jedná se především o jednobuněčné mořské a sladkovodní organismy. Mnoho dinoflagelátů v průběhu evoluce ztratilo plastidy – místo fotosyntézy – a jsou fagotropní nebo žijí jako parazité. Ještě další druhy řas jsou rozšířeny mezi Alveolata, Excavata, Rhizaria a Chromista (Current Biology, 2014).

Význam

Pravděpodobně nejdůležitějším přínosem řas pro naše životní prostředí a blaho je tvorba kyslíku prostřednictvím fotosyntézy. „Řasy jsou nepostradatelné, protože produkují asi polovinu kyslíku v zemské atmosféře,“ řekl Graham pro LiveScience.

Podle přehledového článku z roku 2010 publikovaného v časopise Biofuels pochází ropa částečně z dávných ložisek řas. „Některá velmi stará ložiska ropy jsou připisována sinicím, i když identita producentů je stále nejistá,“ uvedl Graham. „Mladší ložiska ropy pravděpodobně vznikla z eukaryotických mořských zelených řas, kokolithoforidů a jiného mikroskopického mořského fytoplanktonu.“ Tato ložiska ropy jsou omezeným zdrojem a pomalu ubývají s tím, jak je využívá člověk. Vědci proto hledají obnovitelné alternativy.

Biopaliva z řas jsou slibnou náhradou fosilních paliv. Všechny řasy mají schopnost produkovat energeticky bohaté oleje a několik druhů mikrořas přirozeně akumuluje vysoké množství oleje ve své suché hmotě. Řasy se navíc vyskytují na různých stanovištích a mohou se rychle množit. Účinně také využívají oxid uhličitý. „Řasy pomáhají udržovat stabilní hladinu oxidu uhličitého v atmosféře tím, že ho ukládají do organických materiálů, mezi něž patří ložiska ropy a anorganické karbonátové horniny,“ řekl Graham. Zelené řasy, diatomie a sinice jsou jen některé z druhů mikrořas, které jsou považovány za vhodné kandidáty pro výrobu biopaliv (Biofuels, 2010).

Květy řas

Řasy v podobě řasových květů mají špatnou pověst, protože vytvářejí toxické podmínky v oceánech a jezerech. Podle Agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) se pod pojmem „vodní květy“ rozumí bouřlivý růst některých mikrořas, který následně vede k produkci toxinů, narušení přirozených vodních ekosystémů a zvyšuje náklady na úpravu vody. Květy získávají barvy řas, které jsou v nich obsaženy. Graham uvádí, že hlavními producenty toxinů v oceánech jsou některé dinoflageláty a diatomy. Ve sladkých vodách jsou hlavními producenty toxinů sinice, problémy však způsobují i některé eukaryotické řasy. Graham uvádí, že v přirozených podmínkách řasy používají toxiny k ochraně před sežráním malými živočichy a k ochraně jim stačí jen malé množství.

Hlavní příčinou kvetení řas je jev zvaný znečištění živinami. Při znečištění živinami dochází k nadbytku dusíku a fosforu, což může tlačit řasy k neomezenému růstu. Tento jev je způsoben různými lidskými činnostmi. Hnojiva, která používáme v zemědělství, a statková hnojiva jsou bohatá na dusík, zatímco nesprávně čištěné odpadní vody mají podle agentury EPA vysoký obsah dusíku i fosforu.

„Ve společnosti převládá názor, že řasy jsou škodlivé a je třeba je při každé příležitosti likvidovat. Toto vnímání je však mylné, protože řasy vytvářejí kyslík, ryby , olej a mnoho dalších užitečných materiálů,“ uvedl Graham pro LiveScience. „Pouze několik druhů způsobuje problémy a nejhorší z nich je Homo sapiens.“

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.