Jakým způsobem osidlují perifytonní organismy nově vzniklé habitaty? Jaké podmínky k tomu potřebují a jak dlouho jim to trvá? Nejen na tyto otázky mohou studenti hledat odpovědi v této úloze na bázi otevřeného bádání.

Soubory ke stažení (*.pdf)

Výchozí text

Sinice jsou obecně rozšířené ve vodním, ale i terestrickém prostředí. Lze je nalézt v půdě a také v biotopech s extrémními podmínkami (teplota, salinita, pH).¹ Řasy pak najdeme většinou ve vodních ekosystémech, podstatná část se ovšem adaptovala i na život na souši – je možné se s nimi setkat třeba na borce stromů či na skalách.² Mezi suchozemské zástupce se řadí např. rozsivka Pinnularia borealis, v rámci sinic jsou to mj. někteří zástupci rodu Nostoc.³

Tato úloha se bude věnovat sinicím a řasám ve vodním prostředí. Důležitým pojmem v hydrobiologii je tzv. jakost vody. Ten označuje všechny faktory, které mají vliv na využití vody člověkem. Mezi tyto patří kromě jiných eutrofizace, toxicita, radioaktivita, kryptosaprobita (vliv fyzikálních faktorů), salinita a acidifikace. Pro účely této úlohy nás bude nejvíce zajímat saprobita.⁴

Saprobita značí míru organického znečištění neboli „obsah organických látek schopných biochemického rozkladu“. Rozděluje se do několika stupňů (viz tabulka), přičemž každá hladina indukuje výskyt určitých společenstev.⁴

úroveň saprobity	S	úroveň saprobity	S
xenosaprobita (x)	-0,50 až 0,50	polysaprobita (p)	3,51 až 4,50
oligosaprobita (o)	0,51 až 1,50	isosaprobita (i)	4,51 až 5,50
beta-mesosaprobita (β)	1,51 až 2,50	metasaprobita (m)	5,51 až 6,51
alfa-mesosaprobita (α)	2,51 až 3,50	hypersaprobita (h)	6,51 až 7,50

Saprobní index (S) lze spočítat pomocí následujícího vzorce:

S_i značí saprobní index, h_i je abundance a I_i je indikační váha jednotlivých druhů. Hodnoty abundance a indikační váhy jsou tabelované.⁴

Jakost vody se může v průběhu času měnit (zlepšovat, zhoršovat, ale také setrvávat). Posloupnost takových změn se nazývá saprobní sukcese. Rozlišujeme dvě sukcesní řady. Progresivní sukcese (PS) začíná v katarobních (čistých) vodách. S přibýváním minerálních a organických látek ekosystém postupně přechází do vyšších stupňů, až dojde do hypersaprobity či dokonce ultrasaprobity (tj. abiotického stupně bez vegetativního života). Regresivní sukcese(RS) postupuje přesně obráceně. Začíná v hypersaprobní úrovni a končí v úrovni beta-mesosaprobní. Na principu RS pracují i čističky odpadních vod.⁴

Sukcese se obecně rozděluje na primární a sekundární. Primární sukcese se odehrává na zcela novém a nikterak neosídleném území (např. nově vzniklý atol nebo sopečný ostrov). Oproti tomu sekundární sukcese probíhá v ekosystému, který v minulosti již byl osídlen, ale byl nějakým způsobem narušen (ve vodním prostředí např. únikem toxických látek).⁵

Primární sukcese ve stojatých vodách vypadá následovně: jako první začnou substrát obydlovat bakterie (a). Ty vytvoří slizový podklad, na který pak budou nasedat další organismy. Řasa, resp. sinice se může na povrch přichytit buď celým tělem (b) (např. rozsivka Cocconeis spp.), anebo pouze jedním koncem (c) (např. rozsivka Fragilaria sensu lato nebo Ulnaria spp.).³

Když je vrstva přisedlých řas a sinic již obsazena, začne vznikat vrstva další. Ale jelikož na bakteriálním slizu už není mnoho místa (a také proto, že se řasy a sinice ve své přirozenosti snaží ukořistit co nejvíce světla), přicházejí na řadu jisté „vychytávky“. V pořadí již třetí vrstva organismů je tak tvořena rozsivkami přichycenými k substrátu slizovou stopkou (d) (např. rod Gomphonema) nebo umístěné ve slizových trubicích (rod Cymbella). Nechybí ani vláknité řasy (e) (mj. rod Cladophora). Díky stopkám a trubicím se jednak omezuje prostor nutný k přichycení na nutné minimum, a jednak je organismům umožněno dostat se do prosvětlenější části vody. Na tomto nárostu se usazují epifytické druhy (f), uvnitř něj pak nachází útočiště volně pohyblivé druhy řas, ale také drobní živočichové.³

Sukcesní procesy v ekosystému postupně směřují ke klimaxu, tedy k finálnímu stádiu vývoje, kdy je společenstvo druhově stabilní a již se příliš nemění. U vyšších rostlin trvá dosažení tohoto bodu i stovky let. V případě řas (a zvířat) je celý proces kratší, v průměru i jen kolem deseti let. Klimax může, ale také nemusí nastat – čím déle sukcese trvá, tím větší je pravděpodobnost disturbancí (požáry či znečištění vod), které mohou klimaxu zabránit.⁵ Primární a sekundární sukcese v saprobních společenstvech vede ve středoevropských podmínkách do beta-mesosaprobní úrovně (viz obrázek 3). V oceánských biocenózách a ve vysokých zeměpisných šířkách je klimaxovým stadiem oligosaprobita.⁴

Zajímavý experiment podnikl na konci 70. let 20. století Wayne P. Sousa z kalifornské univerzity. Zkoumal sukcesi řasových společenstev na kamenech nedaleko města Santa Barbara na pobřeží Kalifornie. Právě ponořené kameny poskytují řasám skvělý substrát. Na pobřeží však dochází k disturbancím těchto společenstev, a to především vlivem vlnobití, které může kameny otáčet a tím „obydlenou“ část přivrátit ke dnu, a naopak exponovat stranu, kterou kámen původně nasedal na dno. Nově odhalená část řasy je osídlena buď pomocí spor, anebo přeživšími jedinci, kteří se na povrchu znovu rozrostou. Pionýrským druhem je zelená řasa Ulva spp., která vytváří prostředí pro další druhy (např. ruduchy Gelidium coulteri nebo Gigartina canaliculata). Pokud nenastane další disturbance, může Gigartina canaliculata na stanovišti zaujmout do tří let až 90 % povrchu.⁶

Řasy, respektive protista obecně, jsou velmi významnými a užitečnými bioindikátory. Jejich hlavními přednostmi jsou citlivost na změny v prostředí (chemické či klimatické), kosmopolitní rozšíření, velikost a počet jedinců, krátký čas odezvy a jednoduché metody jejich laboratorní analýzy.⁷ Tyto bioindikátory se používají zejména pro výzkum ve vodním prostředí, příkladem může být studie zkoumající kvalitu vody na dolním toku řeky Zeravšan v Uzbekistánu⁸ nebo hodnocení kvality vody v polské řece Wisłok s pomocí rozsivek.^{9, 10}     

Seznam literatury

1. KALINA T., VÁŇA J. 2005. Sinice, řasy, houby, mechorosty a podobné organismy v současné biologii. Nakladatelství Karolinum, Univerzita Karlova, Praha. 606 pp.
2. BARSANTI L., GUALTIERI P. 2006. Algae – Anatomy, Biochemistry and Biotechnology. CRC Press, Boca Raton. 301 pp.
3. POULÍČKOVÁ, A. 2011. Základy ekologie sinic a řas. Univerzita Palackého v Olomouci. 86 pp.
4. SLÁDEČEK V., SLÁDEČKOVÁ A. 1996. Atlas vodních organismů se zřetelem na vodárenství, povrchové vody a čistírny odpadních vod. 1. díl: Destruenti a producenti. Česká vědeckotechnická vodohospodářská společnost, Agrospoj Praha. 350 pp.
5. BEGON M., HARPER J. L., TOWNSEND C. R. 2006. Ecology – From Individuals to Ecosystems. 4th edition. Blackwell Publishing Ltd. Malton. 738 pp.
6. SOUSA W. P. 1979. Experimental Investigations of Disturbance And Ecological Succession In A Rocky Intertidal Algal Community. Ecological Monographs, 49(3):227-54.
7. PAYNE R. J. 2013. Seven Reasons Why Protists Make Useful Bioindicators. Acta Protozoologica. 52:105-13.
8. BARINOVA S., MAMANAZAROVA K. 2021. Diatom Algae-Indicators of Water Quality in the Lower Zarafshan River, Uzbekistan. Water. 13(3).
9. NOGA T., STANEK-TARKOWSKA J., PAJĄCZEK A. PEZSEK Ł., KOCHMAN N. 2013. Ecological Characterization of Diatom Communities in the Wisłok River with Application of Their Indicatory Role To The Evaluation of Water Quality. Journal of Ecological Engineering. 14(4): 18-27.
10. NOGA T., STANEK-TARKOWSKA J., PAJĄCZEK A. PEZSEK Ł., KOCHMAN-KĘDZIORA N., LIGĘZKA R. 2016. The use of diatoms to assess the water quality in the Wisłoka River in the town of Dębica and the surrounding area. International Journal of Oceanography and Hydrobiology. 45(2): 191-201.

Seznam obrázků

1. Saprobiologický trojúhelník
   zdroj: Sládeček & Sládečková, 1996
2. Schéma rozmístění nárostových organismů na substrátu
   zdroj: Poulíčková, 2011 (upraveno)
3. Schéma dlouhodobé (longitudinální) sukcese v saprobních společenstvech. P/R značí podíl produkce a respirace. BSK5 označuje míru saprobity.
   zdroj: Sládeček & Sládečková, 1996

úvodní fotografie: Max Andrey (pexels.com)