Struktura přednášky ROSTLINY A MOŘE. 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny 4. Význam mořských rostlin pro člověka

Transkript

1 ROSTLINY A MOŘE Martin Vohník Botanický ústav AVČR Přírodovědecká fakulta UK vohnik@ibot.cas.cz (Vodní) rostliny většinou zůstávají stranou pozornosti... Most marine naturalists tend to focus nearly all their attention on animals. Somehow, organisms such as whales and crabs tend to capture the imagination. However, the intertidal and shallow subtidal seabed is often covered with seaweeds and sea grasses. These plants are fascinating in their own right, but they also form the base of major food webs in the ocean. Levinton 2001: Marine Biology Function, Biodiversity, Ecology Struktura přednášky 1. Rostliny suchozemské vs. vodní 2. Rostliny a moře 2.1. Rostliny suchozemské, ale ovlivněné mořem 2.2. Mangrove 2.3. Mořské rostliny (cévnaté, bezcévné) 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny 4. Význam mořských rostlin pro člověka 1. Rostliny suchozemské vs. vodní význam kořenů v zásobení vodou příjem živin celým povrchem těla transpirace (x průduchy) malé výkyvy teplot tolerance nižšího osvětlení tolerance hydrostatického tlaku CO 2 pro fotosyntézu z (HCO 3 ) Ca(HCO 3 ) 2 => CaCO 3 + CO 2 + H 2 O (CaCO 3 vysrážený na povrchu listů = biologické odvápnění) 1. Rostliny suchozemské vs. vodní v současné době je >> vyšší diverzita rostlin na souši, hydrofytismus vyšších rostlin sekundárně mnohem více vyšších rostlin hydrofyticky ve sladké vodě než ve slané mořské rostlinstvo dominováno nižšími rostlinami řasami rostliny hrají v moři klíčovou roli (potravní řetězec, produkce kyslíku, mechanické zpevňování podkladu, zmírňování proudění vody ) 2. Rostliny a moře? 2.1. Rostliny bez trvalého kontaktu, ale ovlivněné (sucho, slano, větrno, slunečno ) 2.2. Rostliny v trvalém či periodickém kontaktu s mořem (mangrove) 2.3. Mořské (vodní) rostliny: vyšší (cévnaté) + nižší (bezcévné) 1

2 2.1. Rostliny bez trvalého kontaktu s mořem, ale ovlivněné jeho přítomností (sucho, slano, větrno, slunečno ) 2.1. Rostliny bez trvalého kontaktu s mořem, ale ovlivněné jeho přítomností (sucho, slano, větrno, slunečno ) fyziologický nedostatek vody => sukulence + CAM metabolismus nadbytek soli => halofytizmus (vysoký osmotický tlak cytoplazmy) obě adaptace často kombinovány příbřežní slaniska, dostřiková zóna útesů apod Motar přímořský (Crithmum maritimum, Apiaceae, Apiales) celý Mediterán + pobřeží Černého moře + pobřeží Atlantiku až do Norska a Kanárské ostrovy pobřežní skály, útesy, kamenité pláže; do vnitrozemí jen podél toků a v dosahu mlhy a větrů od moře listy do salátů, nálevů, jako koření; vysoký obsah vitamínu C Slanorožec (Salicornia spp., Chenopodiaceae, Caryophyllales) např. slanorožec evropský (S. europaea, Glassworth ) do konce 18. století popel používán jako zdroj jedlé sody (Na 2 CO 3 ) pro výrobu skla, mýdla apod. jedlý, jako příloha nebo salát; stačí uvařit ve větším množství sladké vody (+ máslo nebo olivový olej) 2.2. Neponořené rostliny v trvalém kontaktu s mořskou vodou: mangrove tropy a subtropy Austrálie, Amerika, Asie a Afrika anoxická rhizosféra (H 2 S, CH 4, CO 2, redukující ionty kovů ) vysoká koncentrace solí (exkreční žlázy na listech, energeticky velmi náročné udržování osmotického gradientu v kořenech ) 2.2. Neponořené rostliny v trvalém kontaktu s mořskou vodou: mangrove např. rody Avicennia, Rhizophora opěrné a dýchací kořeny viviparie hotspoty biodiverzity vysoká koncentrace rozkladných baktérií (akumulace taninů v pletivech ) 2

3 Mangrove opěrné chůdové kořeny = stabilizace Mangrove dýchací kořeny (pneumatofory) Mangrove viviparie 2.3. Mořské cévnaté rostliny většina nebo celý život ve vodě vodní život sekundárně (před ca. 100 mil. let) předci jiní slanovodní hydrofyti nebo mangrove, rod Enhalus asi sladkovodní předek opylení pod vodou (x Enhalus acoroides samčí květ se oddělí a putuje k hladině => opylení) převažuje nepohlavní rozmnožování krytosemenné, jednoděložné pouze Alismatales (šmelotvaré) 12 rodů, cca. 59 (72) druhů celosvětově, tedy méně než 0.02% druhů cévnatých rostlin více než 50% druhové diverzity ve třech evolučně nejstarších rodech: Halophila, Zostera a Posidonia nejmladší monotypický rod Enhalus 2.3. Mořské cévnaté rostliny Mořské cévnaté rostliny distribuce ve Středozemním moři původní 3 rody s celkem 4 druhy: CYMODOCEA Cymodocea nodosa POSIDONIA Posidonia oceanica ZOSTERA Zostera marina, Zostera noltii zhruba 9 oblastí co se týče distribuce + diverzity některé oblasti se překrývají (společné druhy) (+ zavlečená Halophila stipulacea) 3

4 Mořské cévnaté rostliny distribuce přítomny ve většině příbřežních oblastí tropů, subtropů a temperátu nepřítomny v arktických a antarktických vodách neprozkoumané oblasti: JV a JZ pobřeží Jižní Ameriky, JZ a S pobřeží Afriky Mořské cévnaté rostliny diverzita centrem diverzity Indomalajská oblast diverzita klesá směrem od rovníku rody s disjunktním areálem výskytu, např. Posidonia Mořské cévnaté rostliny mořské trávníky drtivá většina tvořena pouze jedním druhem (Jadran: P. oceanica nebo C. nodosa), někdy dvěma (Jadran: P. oceanica + C. nodosa) Mořské cévnaté rostliny mořské trávníky nezastupitelná role v příbřežních ekosystémech produkce kyslíku, biomasy (koloběh živin), substrát epifytů, útočiště živočichů... zpevňování dna, zmírňování příboje Mořské trávníky jsou tady? porosty mořských trav jsou schopné na jednotku plochy zadržet dvojnásobné množství uhlíku než suchozemské systémy lesů mírného pásma či pralesů. pobřežní porosty poutají tun uhlíku na km 2 (většinu v biomase kořenů a oddénků ve dně), zatímco typický suchozemský les poutá kolem t C na km 2 (většinu v biomase dřeva). porosty mořských trav zabírají méně než 0,2% plochy světového oceánu a přesto jsou zodpovědné za poutání více než 10% celkového uhlíku z roční fixační kapacity moří a oceánů. 4

5 Mořské trávníky jsou tady? Mořské cévnaté rostliny: Posidoniaceae jediný rod Posidonia s osmi druhy Středozemního moře + J a JZ Austrálie Mořské cévnaté rostliny: posidonie Neptunova posidonie Neptunova: květy a semenáčky Posidonia oceanica oceanica omylem (Linné spletl sběry) podmořské louky Středozemního moře od hladiny až do 35 (50) m hloubky (světlo) především nepohlavní rozmnožování rhizomy (růst 5 10 cm za rok) květy nenápadné, ne každý rok kvete na jaře, semena na podzim (jako mořské trávy jižní polokoule) plovoucí semena, často parazitována růst listů a současné zasypávání pískem dávají vzniku zpevněným písečným lavicím ( matte, 1m za 100 let) 1 čtvereční m porostu tvoří 1 14 l kyslíku denně (osvětlení, čistota vody, množství živin) posidonie Neptunova: kořeny (a houby) posidonie Neptunova: epifytické organizmy 5

6 Cymodocea nodosa posidonie jako jedny z nejstarších organizmů na světě!! Zostera marina Halophila stipulacea 2.4. Většinu mořských rostlin ale tvoří bezcévnaté Tělo bezcévných rostlin tvoří stélka (thallus) Levinton 2001: Marine Biology Říhová-Ambrožová J.: Encyklopedie hydrobiologie : výkladový slovník [online] 6

7 Bezcévné rostliny mají často složité životní cykly, které jsou u cévnatých rostlin zastřeny Adaptace mořskému prostředí plovací útvary izomorfní a heteromorfní stélky, jediná morfologická fáze Levinton 2001: Marine Biology Kelp beds, kelp forests (kelpy) Korálové útesy Zooxantely obrněnky, rozsivky; chloroplasty; coral bleaching Fytoplankton Z praktického hlediska dělíme na červené, hnědé a zelené PROKARYOTA: skupina oddělení EUBACTERIA:oddělení CYANOBACTERIA SINICE EUKARYOTA: skupina oddělení ALGAE (řasy) Oddělení: Rhodophyta Oddělení: Heterokontophyta (Chromophyta) Třída: Chrysophyceae Třída: Synurophyceae Třída: Dictyochophyceae Třída: Pelagophyceae Třída: Bacillariophyceae Třída: Phaeophyceae Třída: Xanthophyceae Třída: Raphidophyceae Třída: Eustigmatophyceae Oddělení: Chlorophyta Třída: Prasinophyceae (Micromonadophyceae) Třída: Chlamydophyceae Třída: Chlorophyceae Třída: Pleurastrophyceae Třída: Ulvophyceae Třída: Zygnematophyceae Třída: Charophyceae ČERVENÉ ŘASY ROZSIVKY HNĚDÉ ŘASY ZELENÉ ŘASY Jedno i mnohobuněčné 7

8 PROKARYOTA SINICE ČERVENÉ ŘASY (Rhodophyta) = ruduchy - Bezjaderné - Bakterie - Malé rozměry (1-10 µm) - Možnost kolonií - Fixace vzdušného dusíku - Evolučně velmi staré - Mnoho symbiontů Sinice rodu Synechoccus chlorofyl a + d, alfa + beta karoteny, zeaxanthin, lutein hlavní zásobní látkou florideový škrob doplněk potravy ( Hoši Nori = Porphyra spp.) OCHUTNÁVKA agar (Gelidium, Gracillaria), karagén (Chondrus crispus, Gigartina) antihelmintika (Digenea simplex), neuritika minerální látky STROMATOLITY (zkamenělé kolonie sinic) jsou obsaženy v prekambrických až kambrických usazeninách jako důkaz existence fotosyntetizujících mikroorganismů už před 2,5-3 miliardami let!!! Amphiroa rigida [Rhodophyceae: Florideophyceae: Corallinales: Corallinaceae] Jania rubens [Rhodophyceae: Florideophyceae: Corallinales: Corallinaceae] Ceramium rubrum Chondrus crispus 8

9 Lithophyllum spp. [Rhodophyceae: Corallinales: Corallinaceae] Peyssonnelia squamaria [Rhodophyceae: Peyssonneliaceae] dipbot.unict.it; unav.es; unige.ch; dafni.com; ilesmedes.chez-alice.fr ROZSIVKY BACILLARIOPHYCEAE - Jednobuněčné řasy - Dvoudílná křemitá schránka - Diatomit (křemelina) - Malé rozměry (1-10 µm) - Tisíce druhů - Pohlavně i nepohlavně - Planktonní i bentické - Odhadem až 25% PP v oceánu HNĚDÉ ŘASY (Phaeophyceae) = chaluhy chlorofyl a + c, beta karoten, fukoxantin hlavními zásobními látkami jsou chrysolaminaran a manitol bakteriostatické látky, rakovinostatické látky vysoký obsah jódu, draslíku a dusíku doplněk potravy (Laminariales), krmiva, hnojiva Chaetoceros diadema Dictyota dichotoma [Pheophyceae: Dictyotales: Dictyotaceae] Fucus vesiculosus L. [Pheophyceae: Fucales: Fucaceae] 9

10 Laminaria ochroleuca [Pheophyceae: Laminariales: Laminariaceae] Padina pavonica [Pheophyceae: Dictyotales: Dictyotaceae] Typické znaky: Kornoutovitá stélka, barva bělo hnědavá až bělo šedavá. Bílé pruhy na stélce kalcifikace Hlavní vegetační sezóna: Červenec Září Rozmnožování: Sporofyt a gametofyt homothalické Habitat: Svrchní infralitorál. Klidné oblasti s dobrým osvětlením. Epilitická (na kamenech) Rozšíření: Atlantik, Středozemní moře, Černé moře Výskyt: Velmi hojná ZELENÉ ŘASY (Chlorophyta) chlorofyl a + b, alfa a beta karoten, lutein, neoxantin, violaxantin, zeaxantin zásobní látkou je škrob (alfa 1,4 glukan) nebo mannan nebo xylan potrava, krmivo, hnojivo, léčiva Acetabularia acetabulum [Chlorophyceae: Dasycladales: Dasycladaceae (nebo Polyphysaceae)] Typické znaky: Vrcholová část JEDNOBUNĚČNÉ stélky je diskovitá, celá řasa má podobu malého deštníku. Bělavé zbarvení je dáno silnou kalcificací Hlavní vegetační sezóna: Červenec Září Rozmnožování: Sporangia ukrytá ve vrcholovém disku Habitat: Svrchní infralitorál. Klidné oblasti s dostatkem světla. Epilitická, na písčitém nebo kamenitém podkladě Rozšíření: Středozemní moře a severovýchodní Atlantik Výskyt: Středně hojná Codium bursa [Chlorophyceae: Bryopsidales: Codiaceae; Syn: Codium bursae ] Codium bursa a příbuzné druhy Typické znaky: Kulovitý tvar s výdutí; houbovitý charakter; tmavě zelená barva. Celá stélka je tvořena sifonálními útvary s měchýřky, v nich gamety. Vegetační sezóna: Celoročně Rozmnožování: Gamety tvořeny uvnitř měchýřků uvnitř stélky Habitat: Epilitická Rozšíření: Středozemní moře, severovýchodní Atlantik, Austrálie, Nový Zéland Výskyt: Velmi hojná Codium bursa Codium vermilara Codium tomentosum Codium adherens Codium coralloides Codium vermilara Codium fragile 10

11 Caulerpa prolifera [Chlorophyceae: Bryopsidales: Caulerpaceae] Halimeda tuna [Chlorophyceae: Bryopsidales: Udoteaceae] Udotea petiolata [Chlorophyceae: Ulvophyceae: Halimedales: Udoteaceae] Valonia utricularis (Valoniaceae) jednobuněčná stélka 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny Invazivní, toxické!! Invazivní, toxické!! 11

12 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny Chlorophyta 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny Lazucha tisolistá (Caulerpa taxifolia) Dokumentární film BBC Killer Algae (2001) mapuje detektivním způsobem počátky šíření tohoto druhu ve Středozemním moři. Typická ukázka invazivity podpořené lidskou činností. Nechtěný vznik odolného mutanta Jacques Cousteau s Oceanographic Museum of Monaco in 1984 ODKAZY NA VIDEO Lazucha tisolistá (Caulerpa taxifolia) je invazní řasou zaroste velkou plochu dna, ale téměř nic jí nežere (chemická obrana) plž Elysia subornata je proti ní účinnou biologickou zbraní 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny 3. Invazní vs. ohrožené mořské rostliny 4. Význam mořských rostlin pro člověka 4. Význam mořských rostlin pro člověka Sushi Nori (Porphyra Yezoensis Uede) Wakame (Undaria pinnatifida) jednoduchá příprava (umýt ve vodě a povařit) ŽELÉ ARAME: 100g DW = 6 EUR NORI: 100g DW = 16 EUR vysoký obsah Ca, Mg, Zn, I, Na, Fe, vitamínů, bílkovin, vlákniny... jednoduchá příprava (umýt ve vodě a povařit), absurdní ceny AGAR AGAR-AGAR: 100g DW = 5 EUR Laminaria japonica: 100g DW = 6 EUR Potraviny, kosmetika, chemický průmysl, biologický výzkum 12

13 4. Význam mořských rostlin pro člověka 4. Význam mořských rostlin pro člověka OKRUHY OTÁZEK K TÉMATU Hlavní skupiny vodních rostlin Adaptace mořských rostlin (anatomie, fyziologie, ) Zástupci v jednotlivých skupinách Význam pro organismy i člověka Problematika šíření nepůvodních druhů (příklady) 13