Systém a evoluce nižších rostlin – maturitní otázka z biologie

 

   Otázka:  Systém a evoluce nižších rostlin

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Emma

 

 

 

 

Řadíme sem pouze řasy, což je skupina složena z morfologicky velmi různorodých organismů

 

Řasy

algelogie = věda, která se zabývá studiem řas a sinic

 

Obecná charakteristika

• řasy jsou eukaryotické, většinou autotrofní organismy
• v chloroplastech obsahují kromě chlorofyl A i B, C nebo D + další barviva → zelená barva překryta jinými barvivy (např. hnědé řasy)
• Žijí zpravidla ve vodním nebo vlhkém prostředí → pohlavní i nepohlavní rozmnožování je vázáno na vodu
• tělo tvořeno jednobuněčnou nebo mnohobuněčnou stélkou (thallus), (nerozlišujeme u nich kořen, stonek, list) – nedochází u nich k diferenciaci pletiv, absence cévních svazků
• jsou významnými producenty organické hmoty ve vodním prostředí, jsou součásti fytoplanktonu
• Význam:
• Produkce kyslíku a organických látek
• Potrava živočichů (součást fytoplanktonu) včetně člověka
• Využití jako paliva, výroba hnojiv
• Čištění odpadních vod

 

• Typy stélek (Thallus) uč. strana 62 obrázky a více typů:

 

Pletivná	Heterotrichální	Trichální	Kokální	Monodoidní
– nejvyšší stupeň funkčního rozlišení (ruduchy, chaluhy)	– složitější funkční rozlišení- odvozená od trichální – na povrchu buněčná stěna -mnohobuněčná, jednojaderná – rozlišení poléhavých a vzpřímených vláken	– mnohobuněčné; jednoduchá vlákna	– jednobuněčná; jednoduchá vlákna	– jednobuněčné; 2 bičíky, kapkovitý tvar (krásnoočko, zelenivky)

 

Pletivná: rozdělují se na rhizoidy (příchytná vlákna – předchůdce kořene), kauloid (primitivní stonek) a fyloidy (výběžky s fotosyntetickou funkcí). Připomínají vegetativní orgány vyšších rostlin, od nich se však liší původem i vnitřní stavbou

 

Rozmnožování řas:

• Vegetativní rozmnožování
• Nejčastěji jako:
• dělení (jednobuněčné řasy)
• rozpad kolonií
• Fragmentace stélek (u mnohobuněčných) → rozdělení buněk, které regenerují v nové jedince.
• Nepohlavní rozmnožování
• Pouze za příznivých podmínek
• Sporofyt, diploidní organismus, na kterém se tvoří výtrusnice (sporangia). Ve výtrusnicích meiotickým dělením vznikají haploidní výtrusy (spory)

 

Sporofyt vzniká dělením zygoty. Vyrůstá na gametofytu a je na něm plně závislý (je jím vyživován)

• Výtrusy (spory) → nepohyblivé = aplanospory

→ pohyblivé = zoospora (má bičíky)

• Pohlavní rozmnožování
• v nepříznivých podmínkách, např. při nízké teplotě
• U řas převládá gametofyt, což je haploidní stélka, na které vznikají gametangia (pohlavní orgány), v nichž se tvoří při redukčním dělení haploidní pohlavní buňky → gamety (n) jejich splynutích vzniká diploidní zygota (2n)
• Pohlavní rozmnožování u řas může probíhat jako:

 

Izogamie	Anizogamie	Oogamie
– spojení izogamet, tj. vzhledově i velikostně stejných gamet lišící se fyziologicky	– gamety odlišující se velikostí jsou anizogamety	– Splynutí samčí pohlavní buňky s oosférou je oogamie.- samičí gameta (vaječná buňka, oosféra) = větší a nepohyblivá buňka v gametangiu – samčí gameta (spermatozoid) = malá pohyblivá buňka s bičíky

 

Rodozměna (metageneze): Pouze u ruduch a zelených řas se sporofyt vyskytuje jako samostatná rostlina, a dochází ke střídání generací = rodozměna

Střídáním generací se myslí střídání nepohlavní a pohlavní generace (Sporofyt vzniká dělením zygoty a ze spor vyrůstají gametofyty) uč. Biologie pro gymnázia, str. 45    

 

Oddělení: červené řasy (rhodophyta)

 

= ruduchy

• většinou mnohobuněčné rostliny
• vláknitá nebo pletivná stélka
• plastidy: chlorofyl a + d, karotenoidy (β – karoten), fykoerytrin (červené barvivo) a méně fytokyanu (modré barvivo) – rozpustné ve vodě. Podle poměru barviv mohou mít různou barvu: od modrozelené až po jasně červenou.
• nedošlo u nich k vytvoření bičíků
• Jejich zásobní látkou je ruduchový škrob. Buněčná stěna je tvořená pektiny, z menší části celulóza
• rozmnožování ruduch: dělením (jednobuněčné), rozpad stélky, pomocí výtrusů (nepohyblivé), pohlavně oogamicky
• obsahují pouze jedinou třídu
• Výskyt:
• nejvíce v teplých mořích – přisedlé na kamenech a skalách. Mohou růst i ve větších hloubkách, protože k fotosyntéze mohou využívat jen nepatrné množství světla
• málo v tekoucích sladkých vodách – u nás POTĚRKA ŽABÍ SÍMĚ – stélka větvená
• Využitý:
• K přípravě pokrmů
• Vyluhováním buněčných stěn ruduch rodu Gelidium horkou vodou se získává agar – používá se v potravinářství, při výrobě papíru, v mikrobiologických laboratořích k přípravě živných půd pro pěstování mikroorganismů
• Zdroj léčivých látek
• Zástupci: Puchradka kadeřavá – mořská, Potěrka žabí símě – sladké vody

 

Oddělení: hnědé řasy (chromophyta)

• barvivo: chlorofyl a, chlorofyl c, B-karaten, xantofyly – hnědý fukoxantin

Charakteristickou barvou je hnědá po žlutozelenou

• buňky s 1-2 bičíky
• Zahrnuje na první pohled nepodobné zástupce, mají však stejný počet plastidů, které jsou endoplasmatickým retikulem
• Zásobní látkou je polysacharid chrysolaminarin nebo laminarin a tuk

 

• Třída: Rozsivky
• jednobuněčná kokální stélka – žijí často v koloniích
• Jejich buňka je uzavřená do dvoudílné křemité schránky, jejíž dva díly připomínají víko a dno krabičky
• Rozmnožování: nepohlavním dělením
• Žijí ve všech typech vod, málo i v půdě. Mohou také růst na povrchu jiných rostlin
• Využití:
• indikátory biologické jakosti vody a stupně znečištění
• křemelina (diatomit) = hornina vzniklá ze schránek odumřelých rozsivek, které spadly na dno oceánu → výroba skla, filtrů, izolačních hmot (využívalo se to ve 2. sv. válce v koncentračních táborech – plynové komory)
• Třída Chaluhy
• nejpokročilejší skupina hnědých řas
• stélka, mnohobuněčná – trichální až pletivná (až 60 cm)
• tělo členěno:
• rhizoidy (náhražka kořene) – přichyceny k podkladu
• kauloid (náhražka stonku) – válcovitý či zploštělý
• fyloidy (náhražka lisu) – různě tvarované
• Ve stélkách hromadění jódu
• žijí v pobřežní zóně (hloubka 26-30 m), zvláště v chladnějších mořích
• Zástupci:

Bobulák, Chaluha, Hroznovice

 

Oddělení: zelené řasy (Chlorophyta)

• evolučně předchůdci vyšších rostlin
• barviva: chlorofyl a, chlorofyl b, B-karoten, xantofyly (nepřekrývají barvu chlorofylu)
• zásobní látka – škrob (z glukózy – fotosyntéza). Zrnka škrobu jsou u zelených řas uložena v chloroplastech nebo na povrchu pyrenoidů (bílkovinná tělíska), což jsou oválná nebo kulovitá bílkovinná tělíska, obsahující enzymy.
• buněčná stěna – celulóza
• 2-4 stejně dlouhé bičíky
• Mají všechny druhy stélek
• převažují sladkovodní druhy (10% v mořích, některé i na souši)
• Význam: modelové organismy pro studium fotosyntézy
• Rozmnožování: dělení stélky, pohyblivými zoosporami nebo pohlavně (izogamicky, anizogamicky nebo oogamicky)

 

• Třída: Zelenivky
• Žijí samostatně, v koloniích či cenobia

Kolonie je soubor buněk, držící pohromadě slizovými obaly a patřící k jedné či několika generacím.

Cenobia jsou složitější buněčné soubory, vždy pravidelně uspořádané a všechny buňky patří k jedné generaci

• Zástupci:
• Pláštěnka – jednobuněčná řasa v mělkých vodních nádržích, kalužích, půdě
• Zrněnka obecná – vzdušná řasa, tvoří zelený povlak na borce stromů
• Řetízovka – tvoří kolonie
• Váleč koulivý – tvoří kulovitá cenobia (obrázek Biologie pro gymnázia, str. 45)
• Kadeřnatka – tvoří vláknité kolonie
• Žabí vlas – u nás hojně
• “mořský salát” – ulva lactusa

– na skalnatém podkladu na mořských březích

– potravina

• Třída: Spájivky
• jednobuněčné i mnohobuněčné s nevětvenou vláknitou stélkou
• pohlavní rozmnožování = spájení (konjugace) ← (na dočasnou dobu se spojí), kdy splývají celé chloroplasty vegetativní buněk za vzniku tlustostěnné zygospory, nepohlavní (dělením nebo rozpadem stélky)
• velké chloroplasty
• nemají bičíky
  • Šroubavka – šroubovitě stočené chloroplasty
  • Dvojčatkovité řasy – souměrné buňky rozdělené zářezem na dvě stejné poloviny

V učebnici další dvě třídy

 

Oddělení: Krásnoočko (Euglenophyta)

• Jsou zelení bičíkovci
• Mají 1-2 bičíky – na předním konci buňky
• Chloroplasty: chlorofyl a, chlorofyl b, B-karoten, xantofyly – zelená barva je vždy dominantní
• Světločivná skvrna – drobná organela vnímající přítomnost či nepřítomnost slunečního záření (jakési velice primitivní oko). Díky tomuto stigmatu se mohou pohybovat ve směru přicházejícího slunečního záření = fototaxe (směrově orientování pohyb organismů vůči zdroji světla)
• stélky: monanoidní = bičíkatá
• na povrchu krásnooček je pelikula – pevná pružná blána
• Pulzující vakuola, na povrchu buňky → obal periplast = pevný plazmatický obal, zásobní látka → škrob, paramylon
• Využívají se autotrofně i mixotrofně
• Rozmnožování: dělení podélné
• Výskyt: žijí ve sladkých vodách, silně znečištěných – podílejí se na samočístících procesech. Součásti fytoplanktonu
• Uč. strana 33 obrázek

 

Sinice (Cyanobakterie)

• Autotrofní
• obsahují asimilační barviva – chlorofyl a, fykobiliny = jsou fotosyntetická barviva sloužící jako přenašeči světelné energie ke chlorofylu a (Fykocyanin – modrý, fykoerytrin – červený) a karotenoidy (Beta-karoten)
• mikroskopické, někdy však tvoří nápadné makroskopické povlaky, slizové kolonie apod.
• zbarvené modrozeleně, zeleně, hnědě nebo až dočerna

český název sinice pochází z termínu “siný” = modrý

• Zásobní látka → sinicový škrob
• evolučně nesmírně staré
• Výskyt: Patří k nejodolnějším živočichům → jsou schopné žít téměř ve všech biotopech na zeměkouli. V hojném počtu se nacházejí v planktonu, při přemnožení tvoří tzv. vodní květ → nahromadění planktonních sinic při hladině stojatých nebo pomalu tekoucích vod, ve kterých je dostatek dusíkatých a fosforečných živin. Sinice vyvolávají toxické látky, které mohou u lidí vyvolat alergii
• je popsáno několik tisíc druhů v zhruba 200 rodech

 

Stavba buňky

• pevná buněčná stěna, často slizová pochva
• DNA není oddělena od ostatní protoplasmy žádnou jadernou membránou
• tylakoidy – ploché váčky s fotosyntetickým aparátem

v membráně tylakoidu jsou obsaženy asimilační barviva – chlorofyl a, α- i β- karoten a xantofyly

• fykobilizómy – drobné útvary na povrchu tylakoidálního váčku, které obsahují specifická barviva – fykobiliny → plní funkci světlosběrné antény – její značná citlivost umožňuje fotosyntézu i při velmi nízké hladině osvětlení (hluboko pod hladinou vody, v půdě, uvnitř kamenů, v jeskyních atd.)
• sinice mají několik struktur, které jsou specifické právě jen pro ně:
• aerotopy
• Jedná se o válcovité struktury ve tvaru mnohostěnu
• Jejich stěna je složená z glykoproteinů a je propustná pro všechny plyny rozpuštěné ve vodě.
• Směs těchto plynů sinice nadlehčují a umožňují jim pohyb ve vodním sloupci
• Tyto organely jsou jedinou strukturou v živých buňkách, která je naplněna plynem
• Více světla, fotosyntéza → roste turgor (=vnitřní tlak), aerotopy se zmenšují → sinice klesá ke dnu → méně světla → turgor klesá, aerotopy se zvětšují → sinice stoupá k hladině
• Heterocyty
• Tlustostěnné buňky, vznikají z vegetativních buněk
• Za účasti nitrogenázy se v nich fixuje vzdušný dusík, vzniká amoniak, ten je vázaný jako glutamin a v této formě je transportován do sousedních buněk.
• akinety (arthspory, trvalé spory)
• vznikají obvykle na konci vegetačního období populace
• tlustá buněčná stěna, hutný obsah a bohatá zásoba živin
• význam pro přežití v nepříznivých podmínkách

 

Morfologie

– stélka je kulovitá (kokální), vláknitá nebo větvená

 

Vláknité typy mohou být:

• nevětvené
• nepravě větvené – volné spojení vláken, najčastěji pomocí slizových pochev, ne fyziologicky → dojem větvení
• pravě větvené – vzniká oddělováním buněk k rovině kolmé na půdovní rovinu dělení
• všechny typy vláken můžou být buď s, nebo bez slizové pochvy – trichomů – filament

 

Rozmnožování

• Nepohlavní
• jednobuněčné sinice se obvykle rozmnožují dělením buněk a fragmentací kolonií
• pro vláknité sinice je charakteristické rozmnožování pomocí hormogoníí (pohyblivá vlákna buněk spojených slizem)

 

Ekologie

• žijí téměř všude – ve sladkovodním i mořském planktonu, v nárostech,
  v půdě, na smáčených stěnách (aerofytické)
• typické je pro ně obsazování všech extrémních biotopů
• planktonní druhy – tvorba „vodního květu“ – nashromáždění velké biomasy sinic na vodní hladině – tvorba toxických metabolitů – Aphanizomenon, Microcystis, Planktothrix

rozvoj vodního květu souvisí se stupněm eutrofizace vody (proces obohacování vod o živiny, zejména dusík a fosfor)

• často v různých symbiózách:
• s houbou → lišejník = fykobiont
• s kapradinami (Azolla), nahosemennými rostlinami atd.
• Arthrospira maxima
• složka potravy – chybný komerční název Spirulina
• je bohatá na rostlinné bílkoviny, β-karoten, železo, vitamín B12 a vzácnou esenciální mastnou kyselinu GLA
• pomáhá regenerovat organismus a kontrolovat tělesnou váhu

 

Řád: Chroococcales

• jednobuněčné sinice s kokální stélkou žijící jednotlivě nebo v koloniích, obklopených homogenním nebo vrstevnatým slizem

• Microcystis – běžný planktonní druh
• Merismopedia – ploché tabulkovité kolonie, mnohdy ve slizu, jako planktonní
• Chroococcus – jednotlivé buňky nebo 4-8 buněčné kolonie

 

Řád: Nostocales

• sinice s jednořadým vláknem a nepravým větvením
• vlákna jsou ve slizových, často vrstevnatých a hnědě zbarvených pochvách
• vlákna mohou žít jednotlivě (Anabaena) nebo v koloniích (Nostoc)
• ve vláknech heterocyty (fixují N2), akinety
• rozmnožují se úlomky vláken a hormogoniemi
• řád Nostocales se rozděluje do 4 čeledí, které obsahují celkem 34 rodů

• Anabaena – planktonní druh, vytváří řetízkovité kolonie
• Nostoc – běžný druh na dně kaluží

 

Řád: Stigonematales

• vláknité sinice s jednou nebo více řadami buněk, pravým větvením
• ve vláknech se vyskytují heterocyty, sporadicky akinety
• vlákna jsou obvykle obalena hojným, často vrstevnatým slizem
• zpravidla jde o nárostové druhy
• u nás nejsou příliš rozšířené – tropické oblasti

• Hapalosiphon – často v zarostlých rašelinných tůňkách a jezírcích
• Stigonema – vyskytuje se v našich horských oblastech