Sinice a prvozelené riasy - fotosyntetizujúce baktérie

Zástupcovia oboch týchto oddelení sú na prokaryotickom stupni bunky. Ich spoločným znakom, ktorý ich zároveň odlišuje od baktérií, je schopnosť fotosyntetizovať a vyrábať kyslík. Obe skupiny na to využívajú iné fotosyntetické pigmenty. Aj niektoré baktérie dokážu fotosyntetizovať, ale ich činnosťou neuniká do atmosféry kyslík. Sinice sú jedným z najdôležitejších producentov kyslíka na svete.

  1. ríša: Prvobunkové organizmy (Protocellulata)
    1. oddelenie: Sinice (Cyanobacteria, Cyanophyta)
    2. oddelenie: Prvozelené riasy (Prochlorophyta)

Sinice (Cyanobacteria, Cyanophyta)

Sinice sa označujú cudzím slovom cyanobaktérie. Už ich pomenovanie značí, že majú viaceré spoločné znaky s baktériami. Niekedy sa však zaraďujú k nižším rastlinám prokaryotického typu, a vtedy ich nazývame Cyanophyta. Samostatné postavenie majú len v tomto staršom systéme použitom na Biopedii, pretože takto sa to na niektorých školách ešte učí. Je však dôležité si tento fakt uvedomiť.

V minulosti bolo základným kritériom zaradenia organizmu do systému schopnosť pohybu a fotosyntézy, a podľa toho ľudia rozlišovali rastliny a živočíchy (postavenie húb teraz neriešim). Objavenie pohyblivých jednobunkových fotosyntetických rias znamenal prvý problém s ich zaradením. Definovali sa tak v rámci jednobunkovcov rastlinné a živočíšne bičíkovce. Postupne sa prišlo na to, že viaceré organizmy môžu fakultatívne prechádzať medzi autrotrofnou a heterotrofnou výživou, a tak znak schopnosť fotosyntézy postupne stratila systematický význam. V nových systémoch už viac nerozlišujeme rastlinné a živočíšne bičíkovce, a tak isto nepriraďujeme siniciam osobitné postavenie v rámci systému prvobunkových organizmov a zaraďujeme ich medzi baktérie, ktoré sa zhodou okolností správajú ako fotosyntetizujúce riasy.

Morfológia a cytológia

Sinice sú teda prokaryotické autotrofné organizmy s jednobunkovou alebo vláknitou stielkou, ktorú tvoria samostatne vegetujúce prokaryotické bunky nediferencované do pletív. Ich bunky sú pokryté hrubou bunkovou stenou a obalené slizovou vrstvou.

Cytoplazma je mikroskopicky odlíšiteľná na dve oblasti:

  • chromatoplazma - vonkajšia časť cytoplazmy s farebnými fotosyntetickými štruktúrami
  • centroplazma - stredová časť cytoplazmy obsahujúca genetickú informáciu a ribozómy

Bunky siníc nemajú schopnosť aktívneho pohybu. Niektoré sa môžu pohybovať nanajvýš pasívnym kĺzavým pohybom spôsobeným produkciou slizu.

Fotosyntetické štruktúry siníc predstavujú tylakoidy obsahujúce asimilačné farbivá. Fotosyntetickými farbivami siníc sú chlorofyl a, ktorý je hlavný. Ostatné pigmenty sú doplnkové, pričom najdôležitejšie sú modrý fykocyanín a červený fykoerytrín. V dôsledku týchto prídavných pigmentov sú bunky modrozelené, hnedozelené, fialové, ružové, červené, ale nikdy nemajú farbu listovej zelene. Vždy sa vyskytujú aj karotenoidy. Fotosyntetické farbivá nie sú zabudované do chloroplastov, ako je to pri eukaryotických fotosyntetizujúcich farbivách, ale sú koncentrované do tylakoidov chromatoplazmy.

Špecifickými bunkami niektorých vláknitých siníc sú heterocysty a akinéty odlišujúce sa od vegetatívnych buniek tvarom a často aj farbou. Heterocysty vznikajú premenou vegetatívnych buniek, majú nápadne hrubú bunkovú stenu. Majú schopnosť asimilovať vzdušný dusík. Akinéty vznikajú takisto z vegetatívnych buniek, v ktorých sa zväčšuje množstvo zásobných látok, z pigmentov sa zachovávajú iba karotenoidy. Slúžia na prekovanie nepriaznivých podmienok, ktoré keď odoznejú, vyklíčia z nich nové vlákna.

Rozmnožovanie siníc

Sinice sa rozmnožujú iba nepohlavne delením buniek na dve časti alebo vegetatívne, a to časťami stielok, kolónií, uvoľnenými vláknami alebo časťami vláken - tzv. hormogónie. Bunková stena deliacej sa bunky rastie od okraja do stredu podobne ako pri bunkách rastlín. Pohlavné rozmnožovanie sa u nich nepozorovalo. Usudzuje sa však, že genetické rekombinácie môžu prebiehať ako pri baktériách "parasexuálnym procesom".

Systém siníc

Zo sladkých vôd, pôdy a z aerických stanovíšť sa opísalo viac ako tisíc druhov, ktoré sa začleňujú asi do 250 rodov. Rozlišujeme dva rady podľa typu stielky:

  1. oddelenie: Sinice (Cyanobacteria, Cyanophyta)
    1. rad: Kokálne sinice (Chroococcales)
    2. rad: Vláknité sinice (Oscillatoriales)

Medzi kokálne sinice patria jednobunkové alebo kolóniové sinice. Rod Microcystis patrí medzi ekologicky a ekonomicky najvýznamnejšie sinice. Eutrofizáciu vody spôsobuje najčastejšie druh Microcystis aeruginosa, ktorý zároveň znečisťuje vodu produkciou toxínov poškodzujúcich pečeň a nervy. Bunky tejto sinice sú veľké len niekoľko mikrometrov, ale tvoria voľným okom viditeľné kolónie nepravidelného tvaru, obalené slizom. Ďalšími známymi rodmi sú napr. Gloeocapsa, Cyanocystis a Chroococcus.

Vláknité sinice tvoria najčastejšie jednoradové (Cylindrospermum, Nostoc, Oscillatoria, Anabaena) alebo, menej často, rozkonárené vlákna (napr. Scytonema). Rozmnožujú sa najčastejšie fragmentáciou vlákna - hormogóniami.

Ekológia

Sinice sú všeobecne rozšírené v prírode. Vyskytujú sa na najrozličnejších biotopoch, najčastejšie v sladkých vodách, pôde, vlhkom dreve, ale aj v moriach a oceánoch. Sinice sú jedinými autotrofnými organizmami schopnými žiť v prostredí teplejšom ako je 45°C. V termálnych žriedlach sinice tvoria nápadné svetlozelené až tmavozelené, niekedy modrasté alebo ružovkasté povlaky, niektoré druhy znášajú teplotu vody až 73°C. Naproti tomu v povrchových vrstvách snehu, kde pri hromadnom rozvoji zapríčiňujú modré zafarbenie snehu (tzv. modrý sneh), sú pomerne zriedkavé.

V stojatých a mierne tečúcich vodách tvoria sinice dôležitú zložku fytoplanktónu a fytobentosu. Planktónové druhy spôsobujú pri masovom rozvoji tzv. vodný kvet (flos aquae) viditeľný voľným okom v podobe drobných chumáčov. Tvoria ho najčastejšie kokálny druh Microcystis alebo vláknité druhy Anabaena a Oscillatoria. "Vodný kvet" sa tvorí v dôsledku zvýšeného obsahu organických a anorganických látok vo vode, najmä fosfátov. Terestrické sinice žijú na povrchu alebo v povrchovej vrstve pôdy a v niektorých typoch pôd sú významnou časťou pôdnej biocenózy.

Prvozelené riasy (Prochlorophyta)

Prvozelené riasy predstavujú malú skupinku prokaryotických autotrofných rias, ktorých vedľajším fotosyntetickým pigmentom je okrem karotenoidov aj chlorofyl b nachádzajúci sa v mezofyle listov vyšších eukaryotických rastlín. Na prokaryotickej úrovni sa tento pigment nikde inde nevyskytuje. Hlavným asimilačným pigmentom je chlorofyl a.

Doteraz sú známe len tri rody. Prochloron didemni žije na povrchu morských ascídií. Prochlorothrix hollandica bol nájdený niekde v holandských kanáloch. V oceáne tvorí podstatnú zložku fytoplanktónu Prochlorococcus marinus.