Sinice a prvozelené riasy sú prokaryotické organizmy, ktoré sa od väčšiny baktérií odlišujú schopnosťou oxygénnej fotosyntézy (pri asimilácii uvoľňujú do prostredia kyslík). Patria k najdôležitejším producentom kyslíka na Zemi, pričom obe skupiny využívajú na zachytávanie svetla odlišné asimilačné pigmenty.
Fylogeneticky patrí celá táto skupina medzi baktérie (prvozelené riasy sú len špecifickou vývojovou vetvou siníc). V stredoškolských učebniciach sa však zvyčajne zachováva ich tradičné umelé zaradenie do samostatných oddelení:
Sinice link
Sinice (Cyanophyta), často označované aj ako cyanobaktérie (Cyanobacteria), patria medzi najstaršie známe formy života na našej planéte. V minulosti sa pre ich schopnosť fotosyntetizovať radili k nižším rastlinám, avšak z hľadiska bunkovej stavby ide o typické prokaryotické organizmy, teda baktérie.
Majú obrovský fylogenetický význam – predpokladá sa, že chloroplasty všetkých eukaryotických buniek (vrátane rastlín) vznikli endosymbiózou, pri ktorej väčšia heterotrofná bunka v dávnej minulosti pohltila práve voľne žijúcu cyanobaktériu. Sinice sú navyše primárne zodpovedné za historické obohatenie zemskej atmosféry o kyslík a vznik ochrannej ozónovej vrstvy.
Morfológia a cytológia link
Telo siníc tvorí jednobunková stielka alebo vláknitá stielka, ktorá nie je diferencovaná do pletív. Z hľadiska stavby ide o typickú prokaryotickú bunku. Na povrchu sa nachádza hrubá bunková stena, ktorú zvyčajne chráni ešte výrazná slizová vrstva. Bunky nemajú schopnosť aktívneho pohybu pomocou bičíkov, niektoré druhy sa však dokážu pohybovať pasívnym kĺzavým pohybom vďaka neustálej produkcii slizu.
Cytoplazma siníc je mikroskopicky rozdelená na dve funkčné oblasti:
- chromatoplazma – vonkajšia časť cytoplazmy obsahujúca fotosyntetické štruktúry
- centroplazma – stredová oblasť obsahujúca genetickú informáciu a ribozómy
Keďže sinice nemajú pravé chloroplasty, ich fotosyntetický aparát je uložený priamo na vchlípeninách cytoplazmatickej membrány (tylakoidy). Obsahujú rôzne asimilačné farbivá. Hlavným pigmentom je chlorofyl a. Ten je dopĺňaný ďalšími pigmentmi, z ktorých najvýznamnejšie sú modrý fykocyanín a červený fykoerytrín. Vďaka nim bunky nikdy nemajú čistú farbu listovej zelene, ale sú modrozelené, fialové, ružové či červené. Vždy sa tu vyskytujú aj karotenoidy (napríklad β-karotén).
Sú to fotoautotrofné organizmy. Energiu získavajú zo slnečného žiarenia, uhlík z oxidu uhličitého a ako zdroj elektrónov využívajú molekuly vody, pričom ako vedľajší produkt do prostredia uvoľňujú kyslík. Tento proces, známy ako oxygénna fotosyntéza, môžeme vyjadriť sumárnou rovnicou:
\( \ce{6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2} \)
Niektoré vláknité sinice si vytvárajú špecializované bunky. Heterocysty vznikajú premenou bežných vegetatívnych buniek, majú zhrubnutú bunkovú stenu a slúžia na asimiláciu (fixáciu) vzdušného dusíka do biologicky využiteľnej formy. Ďalším typom sú akinéty, v ktorých sa hromadia zásobné látky (najmä tzv. sinicový škrob) a slúžia ako spóry na prečkanie nepriaznivých podmienok.
Rozmnožovanie siníc link
Rozmnožovanie siníc je výlučne nepohlavné. Jednobunkové formy sa rozmnožujú jednoduchým priečnym delením, pri ktorom bunková stena rastie od okrajov do stredu podobne ako pri rastlinách. Vláknité druhy sa rozmnožujú vegetatívne, a to rozpadom stielok alebo uvoľnenými časťami vláken (hormogónie). Pohlavné rozmnožovanie nebolo nikdy pozorované, avšak predpokladá sa výmena genetickej informácie parasexuálnymi procesmi známymi u iných baktérií.
Ekológia a význam link
Sinice sú extrémne prispôsobivé a osídľujú sladké vody, moria, pôdu aj vlhké drevo. Sú to jediné autotrofné organizmy, ktoré dokážu dlhodobo prežívať v prostredí s teplotou nad 45 °C, pričom niektoré druhy v termálnych prameňoch znášajú až 73 °C. Naopak, iné druhy sú kryofilné a pri hromadnom rozmnožení na povrchu snehu spôsobujú fenomén známy ako modrý sneh.
V ekosystémoch často tvoria symbiotické vzťahy. Ako fotosyntetizujúci partner (fotobiont) vstupujú do symbiózy s hubami, čím tvoria neodmysliteľnú súčasť mnohých lišajníkov, žijú však aj v symbióze s machmi či morskými bezstavovcami.
Vo vodnom prostredí sú sinice kľúčovou zložkou spoločenstiev organizmov vznášajúcich sa vo vode (fytoplanktón) a žijúcich na dne (fytobentos). Problém nastáva pri zvýšenom prísune živín do vody, najmä fosfátov z poľnohospodárskych hnojív (eutrofizácia). Pri optimálnych letných teplotách dochádza k ich extrémnemu premnoženiu a na hladine sa vytvára vodný kvet (flos aquae). Tento jav vedie k vyčerpaniu kyslíka vo vode a produkcii nebezpečných toxínov, čo následne spôsobuje masívne úhyny rýb.
Zástupcovia siníc link
Opísaných je viac ako tisíc druhov zaradených do stoviek rodov. Základné taxonomické delenie siníc rozlišuje dva hlavné rady:
Medzi významné jednobunkové a kolóniové formy patria rody, ktorých bunky sú často chránené vrstvenými slizovými obalmi. Ekologicky mimoriadne dôležitý je rod Microcystis (najmä druh Microcystis aeruginosa), ktorý je najčastejším pôvodcom toxického vodného kvetu v eutrofizovaných vodách. Ďalšími bežnými zástupcami podieľajúcimi sa na primárnej produkcii vo vlhkej pôde, rašeliniskách či plytkých sladkých vodách sú rody Gloeocapsa, Chroococcus a Cyanocystis.
Vláknité druhy predstavujú zložitejšiu formu stielky. Veľmi známymi sú rody Nostoc a Anabaena, ktoré tvoria nápadné slizovité kolónie a dokážu asimilovať vzdušný dusík prostredníctvom heterocýst (rod Anabaena je takisto častým tvorcom toxického vodného kvetu). Jednoduchými, nerozkonárenými vláknami bez heterocýst sa vyznačuje pôdny rod Cylindrospermum a rod Oscillatoria, ktorý dostal pomenovanie podľa svojho typického aktívneho kývavého pohybu za svetlom. Naopak, zložitejšie rozkonárené vlákna tvoriace tmavé povlaky na vlhkých skalách či kôre stromov sú typické pre rod Scytonema.
Prvozelené riasy link
Prvozelené riasy (Prochlorophyta) sú malou, no fylogeneticky veľmi zaujímavou skupinou autotrofných prokaryotov. Ich zásadným špecifikom je prítomnosť chlorofylu b, ktorý funguje ako vedľajší fotosyntetický pigment popri hlavnom chlorofyle a. Prítomnosť chlorofylu b je u prokaryotických organizmov absolútnym unikátom, keďže inak sa nachádza len v chloroplastoch vyšších rastlín a zelených rias.
Doteraz bol opísaný len veľmi malý počet rodov s rôznymi ekologickými nárokmi. Zatiaľ čo rod Prochloron (napr. Prochloron didemni) žije v tesnej symbióze na povrchu morských plášťovcov a vláknitý sladkovodný rod Prochlorothrix obýva plytké kanály a jazerá, z globálneho hľadiska je najdôležitejší morský rod Prochlorococcus. Jeho drobný zástupca Prochlorococcus marinus tvorí dominantnú súčasť fytoplanktónu otvorených oceánov.
Rod Prochlorococcus drží prvenstvo ako najpočetnejší fotosyntetizujúci organizmus na našej planéte. Hoci sú jeho bunky natoľko mikroskopické, že unikali pozornosti vedy až do konca 80. rokov 20. storočia, žijú v oceánoch v takých masívnych populáciách, že vyprodukujú približne 20 % všetkého voľného kyslíka v zemskej atmosfére.
