Úvod do diatomologie Barbora Chattová Oddělení Heterokontophyta (Stramenopila) •Fotoautotrofní řasy •Pleuronematický bičík (pohybový) •Akronematický bičík •Chromatofory se 4 membránami •Chlorofyl a, c •Fukoxantin, vaucheriaxantin •Olej, polyfosfátová zrnka – volutin • •Třídy: •Bacillariophyceae •Chrysophyceae •Synurophyceae •Xanthophyceae •Phaeophyceae •Eustigmatophyceae • 2 TSAR Obecná charakteristika •Jednobuněčné •Převážně vodní •Žijící jednotlivě či v koloniích •Dvoudílná křemitá frustula •Diatotepin •Vychytávání kyseliny křemičité z prostředí, ukládání v SDV •Polymer SiO2 •Hnědé chloroplasty •Chlorofyly a, c1,c2,c3 •Xanthofyly - fukoxantin, diatoxantin, diadinoxantin •Volutin, chrysolaminaran, olej (vznik ropy) •Diktyozomy –produkce slizu a polysacharidů •Pleuronematický bičík - gamety •Auxospora – zygota •Otevřená mitóza •Diplontní životní cyklus •Klidová stádia •Diatomit (křemelina) • • • • • 3 Morfologie •Schránka- frustula •Epithéka •Hypothéka •Valva •Pleura •Raphe •Striae •Centrální nodulus •Radiálně souměrné – Centrické •Dvoustraně souměrné – Penátní • • • C:\Users\bara\Desktop\Diatomees_cle0185cd-a3e20.jpg Ss Epithéka (valva) striae pleura raphe hypothéka 4 5 C:\Users\Bara\Desktop\diatomologie\rozsivka_didakticka_s_popisky_1.tif C:\Users\Bara\Desktop\diatomologie\rozsivka_didakticka_s_popisky.tif Základní diagnostické znaky • •Velikost a tvar frustuly •(pozor na změnu velikosti a tvaru v průběhu životního cyklu) • • • • • •Počet strií na 10 mikrometrů •Přítomnost, velikost a tvar různých struktur na frustule • (velikost a tvar centrálních/terminálních nodulů , • tvar zakončení raphe, orientace strií…) Navicula reinhardtii, size reduction Navicula reinhardtii + Rozmnožování • • C:\Users\bara\Desktop\diatom_cycle.jpg 7 Nepohlavní rozmnožování • •Výrazně častější •Rozdělení mateřské buňky na dvě poloviny •Každá dceřiná buňka získá polovinu schránky •Zděděná polovina představuje vždy novou EPITHÉKU •Aktivní dotvoření druhé poloviny schránky •Zmenšování rozměru schránek • pohlavní rozmnožování 8 Pohlavní rozmnožování – penátní rozsivky •Meiotický vznik dvou haploidních gamet •Izogamie (stejné gamety) •Anizogamie (rozdílná velikost gamet) •Gamety bez bičíků, pohyb améboidním způsobem •Splynutí protoplastů (konjugace) •Auxospora (velká kulovitá buňka, podélné prodlužování) •Uvnitř auxospory dochází k mitóze- vznikne diploidní iniciální buňka •Vytvoření frustuly (auxospora kryta pouze polysacharidy) • • • 9 Pohlavní rozmnožování – centrické rozsivky •Oogamie •Z jedné buňky vznikne oogonium, v něm oosféra •Z druhé antheridium se 4 spermatozoidy •Spermatozoidy mají bičík! •Dále proces podobný jako u penátních rozsivek •Auxospora a iniciální buňka vždy nápadně větší než vegetativní buňky • • 10 Systém • 1. Centrické rozsivky – valvární pohled je kruh Např. Coscinodiscus, Cyclotella, Aulacoseira, Melosira • 2. Penátní rozsivky – podlouhlé, eliptické nebo kopinaté, dvoustranně souměrné 2a. rozsivky bez raphe (Tabellaria, Diatoma, Asterionella, Fragilaria, Synedra ) 2b. rozsivky s jedním raphe po celé délce jedné schránky (Achnanthes, Diploneis) 2c. rozsivky se dvěma velmi krátkými raphe na konci schránky (Eunotiales) 2d. rozsivky se dvěma raphe (Navicula, Pinnularia, Cymbella, Gyrosigma, Gomphonema) 2e. rozsivky s raphe ve zvláštních kanálcích (Nitzschia, Surirella) 11 Základní pojmy • •Frustula – frustule •Valva – valve •Pleura – girdle, girdle bands •Raphe (štěrbina uprostřed frustuly některých penátních rozsivek, pohyb) •Valvární pohled – valve view • •Pleurální pohled – girdle view • • • C:\Users\bara\Desktop\girdle.jpg C:\Users\bara\Desktop\imagesCA2NFPC7.jpg Morfologické pojmy • •Areola – areola, punctum, perforace ve valvě, duté okrouhlé nebo hranaté komůrky, těsně přiléhající jedna k druhé • (tvoří striae) • • • • • areola •Conopeum: vnější kryt areoly • • •Protější stěny areol tvoří: destička s velkým kruhovým pórem (foramen) • destička s četnými jemnými póry (cribrum) • • • • • cribrum C:\Users\bara\Desktop\Stephanodiscus_domed_cribra-140x140.jpg C:\Users\bara\Desktop\A_crassipunctata_areola-140x140.jpg Morfologické pojmy • •Strie, Striae – stria, rýžky tvořené areolami, mají charakteristické uspořádání a hustotu • • • • • • • • • • •Biseriátní – biseriate, doubly punctate: striae, tvořené dvěma řadami areol se nazývají biseriátní • • C:\Users\bara\Desktop\striae.jpg C:\Users\bara\Desktop\R_nodosum_areolae-140x140.jpg Morfologické pojmy • •Raphe – štěrbina, která probíhá ve směru mezi oběma konci misky • dvě větve, začínající ve středové ztlustlině (centrální nodulus) • větve končí polární/terminální ztlustlinou (polární/terminální nodulus) • •Kanálková raphe: štěrbina, pod níž probíhá trubice překlenutá křemitými můstky (fibuly). Trubice je spojena s vnitřním prostorem buňky otvory (portuly). Kanálková raphe bývá uložena blízko okraje valvy. • • • • • • • • • • • raphe • C:\Users\bara\Desktop\N_tripunctata_raphe-0x350.jpg C:\Users\bara\Desktop\Nitzschia_kurzeana_SEM-0x350.jpg fibuly Morfologické pojmy •Apikální osa – apical axis (podélná osa) • • •Bifurkátní – bifurcate, rozdělující se ve dvě • • • • • • •Biraphid – rozsivky s raphe na obou valvách • • C:\Users\bara\Desktop\apical_axis-0x350.jpg C:\Users\bara\Desktop\bifurcate-140x140.jpg Otvory, díry a spol. • •Fultoportula (strutted process): specializovaný pór některých centrických rozsivek, pórem prochází chitinová nebo slizová vlákna (Stephanodiscus). Udržování vztlaku- vodní sloupec • • • • • • • •Rimoportula (labiate process): specializovaný pór (produkce polysacharidů) procházející frustulou, především centrické rozsivky • • • • • • • • • • • • C:\Users\bara\Desktop\fultoportulae_ex-140x140.jpg C:\Users\bara\Desktop\rimoportula_ex-0x350.jpg Otvory, díry a spol. • • •Carinoportula (central process): pór ve středu valvy, rod Orthoseira • • • • • • • • •Stigma (isolated punctum): izolovaný pór v centrální oblasti (Gomphonema, Luticola) • • • • C:\Users\bara\Desktop\O_roeseana_carinoportulae-140x140.jpg C:\Users\bara\Desktop\Gomphoneis_geitleri_ex-0x350.jpg Ekologie • •Jedna z hlavních akvatických fotosyntetických skupin •Důležitá součást globální primární produkce •Mořské i sladkovodní (centrické-převážně mořské, ve sladkých vodách planktonní, penátní často sladkovodní a přisedlé) •Plankton •Bentos •Perifyton •Mohou žít epizoicky (velryby) i endozoicky (dírkonoši) •Jarní a podzimní vrchol ve sladkých vodách •Ekologické nároky mnohdy druhově specifické (biomonitoring) •Pevnost schránky- zachování v sedimentech • • 19 Mořský fytoplankton • • C:\Users\bara\Desktop\fytoplankton.jpg 20 Ekologie •Vodní květ (sinice) x vegetační zákal (zlativky, rozsivky) • •Bentos •Rozsivky jsou nejčastěji přichyceny k substrátu pomocí slizu •Způsoby přichycení k substrátu: •Celou plochou: Cocconeis •Jedním koncem: Fragilaria •Slizové stopky: Gomphonema •Slizové trubice: Encyonema • • 21 C:\Users\bara\Desktop\36_Mastogloia.jpg Význam rozsivek • • •Biomonitoring •Biopaliva •Forenzní diatomologie •Testování optických mikroskopů •Diatomit •Výzkum klimatických změn •Paleoekologické rekonstrukce •Detektory těžkých kovů a radiace • • • • • • •Podílí se min. 20% na veškerém objemu C fixovaného během fotosyntézy (více než deštné pralesy) • • • • •Rozsivkám vděčíme za náš každý pátý vdech… • • C:\Users\bara\Desktop\1-s2_0-S0048969709006275-gr5.jpg 22 Praktické využití • •Paleolimnologie: zjišťování subrecentní flóry, vývoje eutrofizace, acidifikace, globálního oteplování • •Křemelina (diatomit): tepelně izolační materiál, filtrace, absorpční materiál, plnidlo • •Diatomit + nitroglycerin= dynamit • •Potravinářský průmysl: zdroj betakarotenu • •Farmaceutický průmysl: prášek proti střevním parazitům • •Nanotechnologie http://www.tucnacivnalevu.estranky.cz/img/mid/2/tucnak-dynamit.jpg 23 Rozsivky v sedimentech •Schopny spolehlivě indikovat vlastnosti prostředí •Výborné zachování •Důležité srovnání s recentními daty • •Rekonstrukce fyzikálních parametrů prostředí: výška hladiny vody, světelné podmínky, teplota a cirkulace vody • •Chemické parametry: chemismus vody, množství živin (především N a P), koncentrace uhlíku, pH, konduktivita a salinita 24 Děkuji za pozornost! • http://img1.etsystatic.com/000/0/5593202/il_fullxfull.89729777.jpg 25