Cookies nám umožňujú poskytovať lepšie služby. Používaním tejto webstránky vyjadrujete súhlas s používaním a uchovávaním cookies.   Súhlasím   Informácie o cookies
Biopedia logo

Nižšie rastliny

Rastliny mali a majú z hľadiska evolúcie života na Zemi kľúčovú úlohu. Ich význam spočíva vo fotosyntéze, čo je dej, pri ktorom by ťažko mohol vzniknúť život v takej podobe, aký ho poznáme. Fotosyntéza umožnila vznik zložitých organických zlúčenín (sacharidov) z jednoduchých molekúl oxidu uhličitého, ktorého bolo v prvotnom mori, domove najstarších rastlín, dostatok. Nevyčerpateľným zdrojom energie pre tieto procesy sa stalo slnečné žiarenie. Redukciou CO2 unikal do vody a atmosféry kyslík. Rastliny v priebehu veľmi dlhého obdobia dokázali zmeniť redukčnú atmosféru, ktorej hlavnou zložkou bol vodík, na oxidačnú, čo umožnilo priebeh nových chemických reakcií. Zároveň to bola podmienka pre vznik ďalších foriem života.

Nižšie rastliny sú fylogeneticky najstaršou vetvou eukaryotických rastlín. Všeobecne sa nazývajú riasy (lat. algae). Bunky rias obsahujú tylakoidy, ktoré sú, na rozdiel od siníc, organizované do osobitných organel - chloroplastov. Hlavným fotosyntetickým pigmentom je, podobne ako u všetkých vyšších rastlín, chlorofyl a. Objavenie prokaryotických zelených rias, ktoré majú okrem chlorofylu a aj chlorofyl b, poukazuje na vývojovú súvislosť medzi prokaryotickými a eukaryotickými organizmami. Machorasty a všetky vyššie zelené rastliny sa všeobecne pokladajú za priamych potomkov (descendentov) eukaryotických zelených rias, s ktorými majú podobný metabolizmus a zloženie fotosyntetických pigmentov.

Keďže domovom rias je voda, ich životné prostredie je, na rozdiel od suchozemských podmienok, pomerne stabilné. Ich morfológia je preto pomerne jednoduchá a často ich telo pozostáva len z jednej bunky. Ani mnohobunkové riasy nemajú telo diferencované na typické rastlinné pletivá, preto u nich hovoríme o stielke (thallus). Najdokonalejším typom je pletivová stielka, ktorá do istej miery napodobňuje orgány vyšších rastlín - pakorienok (rhizoid), pabyľka (kauloid) a palístky (fyloidy). Sú to tzv. nepravé orgány, pretože tu ešte nemožno hovoriť o typických pletivách, z akých sa skladajú orgány vyšších rastlín. V stielke nedochádza ani k diferenciácii vodivých pletív.

Podríšu nižších rastlín som v prvej verzii BIOWEBu označoval ako Protobionta, na VŠ som sa však s týmto termínom vôbec nestretol. Namiesto toho sa používa označenie Thallobionta, ktoré jasnejšie označuje morfológiu týchto rastlín.

Chara obyčajná

Riasy sa rozmnožujú nepohlavne i pohlavne. Nepohlavné rozmnožovanie sa uskutočňuje pomocou nepohyblivých alebo pohyblivých spór, prípadne rozdelením mnohobunkovej stielky. Jednobunkové riasy sa množia delením bunky. Pri pohlavnom rozmnožovaní dochádza k splývaniu gamét a ku vzniku zygoty.

Štúdiom rias sa zaoberá vedný odbor algológia.

U nižších rastlín sa stretávame s rôznymi organizačnými stupňami stielky. Nezávisle od systematického zaradenia do jednotlivých oddelení vykazujú nižšie rastliny určité zákonitosti v stavbe stielky.

  • Bičíkatá (monádoidná) stielka je typ jednobunkovej stielky, ktorá nesie pohybové orgány - bičíky - vyrastajúce zo základného (bazálneho) telieska. U sladkovodných druhov sa v blízkosti bazálneho telieska nachádzajú pulzujúce vakuoly, ktoré napomáhajú udržiavať v bunke stále osmotické pomery. V bunke je jeden alebo viac chloroplastov. Na chloroplaste v prednej časti tela (na konci, kde vyrastajú bičíky) sa nachádza stigma, červená svetlocitlivá škvrna. V oddelení červenoočiek tvorí stigma samostatnú organelu.
  • Bunková (kokálna) stielka je tiež jednobunková, väčšinou jednojadrová, nemá pulzujúce vakuoly ani stigmu. Často je prítomný pyrenoid, bielkovinové teliesko obalené škrobom.
  • Meňavkovitá (améboidná) stielka je jednobunková a nemá bunkovú stenu. Má schopnosť vytvárať panôžky (pseudopódie), pomocou ktorých sa pohybuje a prijíma potravu. U sladkovodných druhov je prítomná pulzujúca vakuola a u niektorých stigma.
  • Slizová (kapsálna) stielka je jednobunková, má bunkovú stenu. Celá bunka je obalená slizom. Sladkovodné druhy majú pulzujúce vakuoly a v plastidoch prítomnú stigmu.
  • Vláknitá (trichálna) stielka je mnohobunková a má tvar nerozkonáreného alebo rozkonáreného vlákna. Vlákna sú tvorené z jednojadrových buniek s bunkovou stenou.
  • Rúrkovitá (sifonálna) stielka má tvar vlákna, kde bunky nie sú oddelené priečnymi priehradkami, čím vzniká mnohojadrová cytoplazma.
  • Pletivová stielka je tvorená zo súborov odlišných buniek s rôznou fyziologickou funkciou (pakorienky, pabyľka, palístky).

Podríša nižších rastlín - Thallobionta, niekedy označovaná Thallophyta, všeobecne pozostáva z rastlinných a rastinám podobných organizmov s jednoduchou stavbou tela (thallus). V rámci tejto definície tak uvedené požiadavky okrem rias spĺňajú aj sinice, huby a lišajníky, ktoré sa preto niekedy k "nižším rastlinám" zaraďujú. Samotná skupina Thallobionta je už historická, ale používa sa niekedy na odlíšenie rias od ostatných vyšších rastlín (Cormobionta).

Podľa kombinácie chlorofylov rozoznávame u rias 3 vývojové línie, pričom táto charakteristika je zohľadnená aj pri staršej klasifikácii:

  1. červená vývojová vetva - chlorofyl a + chlorofyl d
  2. hnedá vývojová vetva - chlorofyl a + chlorofyl c
  3. zelená vývojová vetva - chlorofyl a + chlorobyl b

Systém nižších rastlín pozostáva z niekoľkých základných oddelení:

  1. podríša: Nižšie rastliny (Thallobionta)
    1. oddelenie: Červené riasy (Rhodophyta) - chlorofyl a+d
    2. oddelenie: Chromofyty (Chromophyta) - chlorofyl a+c
      1. trieda: Žltohnedé riasy (Chrysophyceae)
      2. trieda: Žltozelené riasy (Xantophyceae)
      3. trieda: Rozsievky (Bacillariophyceae)
      4. trieda: Chaluhy (Phaeophyceae)
    3. oddelenie: Červenoočká (Euglenophyta, Euglenozoa) - chlorofyl a+b
    4. oddelenie: Zelené riasy (Chlorophyta) - chlorofyl a+b
      1. trieda: Vlastné zelené riasy (Chlorophyceae)
      2. trieda: Spájavky (Conjugatophyceae, Zygnematophyceae)
      3. trieda: Chary (Charophyceae)
Ak sa chcete dozvedieť niečo o novom systéme eukaryot, vrátane nižších rastlín, pozrite si najnovší systém z roku 2012.
Rád by som vám dal do pozornosti stránku Virtuální algologické praktikum , kde sú úžasné fotografie mikroskopických a makroskopických rias, rozdelené podľa jednotlivých tried.

Červené riasy (Rhodophyta) patria k najstarším rastlinám na Zemi, ich zvyšky boli nájdené už z prekambrickej doby, čo je asi pred 4600-570 mil rokov. Sú to prevažne morské riasy, ktoré vytvárajú vláknitú alebo pletivovú stielku. Okrem chlorofylov a+d obsahujú modrý fykocyanín a červený fykoerytrín. Fykoerytrín im umožňuje využiť pre fotosyntézu aj svetlo s krátkou vlnovou dĺžkou a to im umožňuje žiť v hĺbkach mora do 200 m. Jednobunkové druhy sa rozmnožujú delením a mnohobunkové najčastejšie fragmentáciou stielky alebo pohlavne splývaním samčích a samičích pohlavných buniek. Vegetatívne štádiá nemajú bičíky.

Z určitých druhov červených rias (Gelidium, Gracilaria) sa vyrába zaschnutý rôsol - agar, ktorý má veľké využitie v mikrobiológii na prípravu tuhých živných pôd pre baktérie a rôzne huby. Agar je komplexný polysacharid, ktorý má veľkú výhodu v tom, že ho mikroorganizmy nerozkladajú. Bod topenia agaru je 96°C, bod tuhnutia 45°C. Na stuženie pôd sa používa v množstve 1-3% (w/v). Okrem toho má agar využitie aj v potravinárstve na prípravu pudingov, rozličných ovocných a mäsových rôsolov, pri konzervovaní rýb, mäsa a pod, používa sa aj pri výrobe textilu a papiera. Látkou podobnou agaru je karagén, ktorý sa získava extrakciou z rias rodov Chondrus a Gigartina.

Červené riasy (A - Gelidium, B - Gracilaria, C - Chondrus, D - Gigartina)

Spoločným znakom chromofýt (Chromophyta) je hnedá farba plastidov. Riasy patriace do tohoto oddelenia majú kombináciu fotosyntetických farbív: chlorofyl a+c, β-karotén, hnedé farbivo fukoxantín a xantofyly. Ako zásobnú látku nevytvárajú škrob, ale rôzne polysacharidy alebo oleje.

Novšie sa už pomenovanie oddelenia chromofýt (Chromophyta), ktoré poukazuje hlavne na prítomnosť hnedých farbív, nepoužíva, a je nahradené pomenovaním rôznobičíkaté riasy (Heterokontophyta), ktoré poukazuje na prítomnosť dvoch funkčne a tvarovo rôznych bičíkov a zaraďuje sa sem viac tried práve s týmto charakteristickým znakom.

K žltohnedým riasam (Chrysophyceae) patria druhy s jednobunkovými stielkami - bičíkatým, menej často meňavkovitým (Rhizochrysis) alebo kokálnym typom. Môžu tvoriť aj kolónie (Synura, Dinobryon, Rhipidodendron, Uroglena). Okrem autotrofnej výživy sa niektoré vyživujú mixotrofne, popri fotosyntéze si organické látky zabezpečujú tak, že z prostredia fagocytujú baktérie alebo riasy. Rozmnožujú sa delením a u niektorých dochádza k splývaniu pohlavných buniek rovnakého tvaru a veľkosti (izogamia). Nepriaznivé podmienky prekonávajú v cystách, ktorých bunková stena je prestúpená kremičitanmi (Chrysococcus). Niektoré druhy tvoria kremičité schránky (Dinobryon).

Žltohnedé riasy (A - Chrysococcus, B - Rhizochrysis, C - Dinobryon, D - Rhipidodendron (vpravo dole schéma kolónie), E - Synura, F - Uroglena)

Chloroplasty žltozelených rias (Xantophyceae) sú zelené až žltozelené, niekedy žltohnedé. Žltozelené riasy sú mikroskopické, ojedinele makroskopické (Botrydium, Vaucheria), zväčša sladkovodné rastliny pasívne sa vznášajúce vo vode alebo prichytené na rozličnom podklade, len zriedka aktívne pohyblivé. Mnohé druhy žijú v pôde alebo na jej povrchu, v kalužiach, kanáloch ap. V planktóne morí sú veľmi zriedkavé, niekoľko druhov žije v brakických a slaných vodách. Mnohé rody sa morfologicky podobajú zeleným riasam.

Botrydium

Rozsievky (Bacillariophyceae) sú rozšírené v sladkých aj slaných vodách ako súčasť fytoplanktónu. Vytvárajú kokálnu stielku. Bunková stena je prestúpená oxidom kremičitým - SiO2. Vytvárajú zložito skulptúrované schránky. Rozmnožovanie prebieha nepohlavne delením alebo pohlavne splývaním vajcových buniek (oosféry) s bičíkatými gamétami.

Majú geologický význam. Schránky odumretých morských rozsievok tvoria mohutné sedimenty. Z nich vzniká hornina diatomit (podľa staršieho označenia rozsievok Diatomaceae).

Rozsievky

Chaluhy, alebo hnedé riasy, (Phaeophyceae) tvoria pletivové stielky veľké často i niekoľko metrov. K podkladu prirastajú príchytnými vláknami - pakorienkami, z ktorých vyrastá pabyľka nesúca rôzne tvarované palístky, zriedkavo žijú voľne v pelagiáli (Sargassum, Sargassovo more). Niektoré druhy majú náznaky vodivého pletiva. Hnedé riasy žijú takmer výlučne v slaných vodách.

Chaluhy (A - Sargassum, B - Chorda filum, C - Postelsia palmaeformis, D - Nereocystis luetkeana)

Hnedé riasy sa oddáva používali ako hnojivo, palivo a na výrobu sódy, potaše a jódu. V niektorých krajinách (škandinávske štáty, Island) pri odlive obnažené porasty hnedých rias spásali ovce. V Číne a Japonsku sa z nich pripravovali rozličné jedlá a pridávali sa ako prísada do polievok. V ostatných desaťročiach našli široké uplatnenie algináty (zložka bunkovej steny), ktoré majú priaznivé koloidové vlastnosti. V potravinárskom a farmaceutickom priemysle sa používajú na stabilizáciu emulzií a suspenzií. Použitie majú aj pri výrobe farieb, stavebného materiálu, gleja, papiera, ďalej v petrochemickom, fotografickom a textilnom priemysle (napr. na impregnáciu látok a lán proti vode).

Červenoočká (Euglenophyta, Euglenozoa) žijú hlavne v sladkých vodách, kde sú dôležitou zložkou fytoplanktónu. Typickým znakom je bičíkatá stielka. Bičíky vyrastajú z prednej časti bunky, kde sa nachádza svetlocitlivá stigma, tvoriaca samostatnú organelu (preto názov oddelenia). V plastidoch sa nachádzajú chlorofyl a+b, β-karotén a xantofyly. Rozmnožujú sa priečnym delením bunky. Sladkovodné druhy majú pulzujúcu vakuolu. Povrch bunky pokrýva pelikula. Nepriaznivé podmienky prečkávajú tak, že sa prestanú pohybovať a vylučujú sliz, prípadne tvoria cysty. Najznámejšími druhmi sú eugléna zelená (Euglena viridis) a eugléna štíhla (E. gracilis).

Stavba bunky euglény

Vo výžive červenoočiek sa uplatňuje autotrofia aj heterotrofia. V prostredí bohatom na organický dusík strácajú chloroplasty a živia sa organickými látkami, ktoré prijímajú vo forme roztokov. Z dôvodu heterotrofného spôsobu života sa niekedy pomenúvajú so "živočíšnou" koncovkou Euglenozoa.

U červenoočiek by som ešte spomenul takú zaujímavosť, že účinkom niektorých antibiotík zostanú trvale apochlorickými (stratia chloroplasty), pričom prejdú kompletne na heterotrofný spôsob výživy. Toto je jedným z viacerých dôkazov endosymbiotickej teórie. Tá hovorí o tom, že niektoré organely (chloroplasty, mitochondrie) boli kedysi dávno samostatne žijúce prokaryotické organizmy, ktoré začali žiť symbioticky s eukaryotickou bunkou, až sa v priebehu evolúcie dostali do nej a stratili svoju samostatnosť. V prípade červenoočiek vykazuje citlivosť chloroplastov na antibiotiká ich prokaryotický pôvod (pretože ATB sú selektívne účinné len na bakteriálne prokaryotické bunky).

Z asimilačných farbív majú zelené riasy (Chlorophyta) prítomné chlorofyl a+b, β-karotén a xantofyly. Zásobnou látkou je škrob. Tvoria najpočetnejšiu skupinu rias, z ktorej sa vyvinuli vyššie rastliny.

Vlastné zelené riasy (Chlorophyceae) sú riasy jednobunkové s bičíkatou alebo kokálnou stielkou a mnohobunkové s vláknitou a pletivovou stielkou. Jednobunkové môžu vytvárať kolónie alebo cenóbiá. Rozdiel medzi nimi je v tom, že zatiaľčo v kolónii je rôzny počet rôzne starých buniek pospájaných slizom, v cenóbiu je vždy rovnaký počet buniek (4, 16, 32 a pod. - charakteristické pre každý druh) pochádzajúcich z tej istej materskej bunky. Veľa druhov však žije samostatne. Rozmnožujú sa delením.

Chlamydomonády (Chlamydomonas spp.) sa vyskytujú v stojatych vodách alebo v pôde. Sú to jednobunkové riasy pohybujúce sa pomocou dvoch bičíkov. Chlamydomonas reinhardtii patrí medzi významné modely štúdia dedičnosti.

Váľač (Volvox) žije v guľatých mnohobunkových cenóbiách. Jedince žijúce v cenóbiách sa v rôznej miere špecializujú na určité funkcie a môžu byť navzájom zrastené. Bunky sú v cenóbiu uložené na povrchu a vnútro vytvára sliz. Rozmnožujú sa tvorbou dcérskych cenóbií tak, že niektoré bunky sa začnú deliť a vytvoria tak menší guľovitý útvar, ktorý sa osamostatní.

Morský šalát (Ulva lactuca) žije v pobrežných oblastiach morí. Má plochú stielku v tvare listov. V niektorých oblastiach ho konzumujú ako šalát.

Chlorela (Chlorella) patrí medzi najmenšie zelené riasy. Jej stielka je bunkového typu. Často vytvára kolónie. Jej význam pravdepodobne vzrastie až v budúcnosti, pretože sa ukazuje ako výborný zdroj potravy pre kozmonautov v prípade dlhších letov. Je nenáročná na živiny a pomerne rýchlo vytvára veľké množstvo biomasy.

Vlastné zelené riasy (A - Chlamydomonas, B - Chlorella, C - Volvox globator, D - Ulva lactuca, E - žabí vlas (Cladophora glomerata))

Spájavky (Conjugatophyceae, Zygnematophyceae) sú sladkovodné riasy. Jednobunkové sa rozmnožujú delením, mnohobunkové fragmentáciou alebo konjugáciou. Pri konjugácii sa k sebe priložia dve vlákna a medzi ich bunkami sa vytvoria spojenia, cez ktoré sa obsah jedného vlákna prelieva do druhého, čím vznikne spájavý výtrus (zygospóra).

Do tejto skupiny patrí napr. závitnicovka (Spirogyra) alebo jarmovka (Zygnema).

Spájavky (A - Spirogyra, B - Zygnema)

Chary (Charophyceae) vytvárajú pletivové stielky veľké až 1 m. Stielka sa prichytáva o podklad rhizoidmi a praslenovite sa rozvetvuje. Bunkové steny majú prestúpené uhličitanom vápenatým - CaCO3. Žijú v stojatych vodách, kde vytvárajú súvislé porasty.

Chara



Zopakujme si...