Rozsivky staví kolem svých buněk krajkové křemíkové kostry. Viktoriánští přírodovědci a umělci, inspirovaní krásou a rozmanitostí těchto koster, z nich vytvořili vzory, které byly viditelné pouze pod mikroskopem. Dali jsme dohromady galerii těch nejkrásnějších vzorů rozsivek.
Rozsivky (Diatomae), neboli rozsivky, jsou jednobuněčné řasy, které žijí v mořské a sladké vodě, v půdě a obecně všude tam, kde je vlhkost, včetně ledu Arktidy a Antarktidy. Jsou velmi rozmanité: celkem bylo popsáno více než 100 tisíc žijících druhů. Rozsivky hrají ve vodních ekosystémech obrovskou roli: tvoří většinu fytoplanktonu a vytvářejí téměř polovinu veškeré primární produkce oceánů.
Rozsivky se také přímo podílejí na vzniku Nobelovy ceny. Jejich zkamenělé zbytky tvoří sedimentární horninu diatomit neboli kilsegur, díky kterému se Alfred Nobel proslavil a zbohatl. Právě diatomit se stal ideálním plnivem umožňujícím přeměnu extrémně výbušného nitroglycerinu do bezpečné, kontrolované formy – dynamitu.
Nejpozoruhodnější na rozsivecích však není jejich role v ekologii a vytváření dynamitu. Nejznámější jsou jemné, nekonečně rozmanité tvary koster vyrobených z oxidu křemičitého (oxid křemičitý), které staví kolem svých buněk. Tyto kostry neboli skořápky se skládají ze dvou polovin (což dává název této skupině řas – z ř. rozsivek, „rozkrojené na dva“), které na sebe pasují jako dvě poloviny Petriho misky. Schránky jsou dobře zachovány i po smrti buňky a slouží jako hlavní charakteristika pro klasifikaci rozsivek. Podle typu symetrie schránky se dělí na dvě skupiny: rozsivky centrické s radiální symetrií a rozsivky pennate s oboustrannou symetrií.
Krása a rozmanitost koster rozsivek vedla ve viktoriánské době ke vzniku nového koníčku: vědci, přírodovědci, umělci a prostě amatéři začali z řas sestavovat složité vzory, pouhým okem neviditelné, ale pod mikroskopem krásné. Tyto vzory jsou malé: protože velikost buňky rozsivky se pohybuje od 5 do 200 mikronů (mikron je jedna tisícina milimetru), typický vzor stovek rozsivek se snadno vejde do tečky v textu napsaném středně velkým písmem. Takové ozdoby se vyrábějí pod mikroskopem, pomocí tenké jehly se rozšiřují buňky rozsivek na substrát adhezivní látky na podložní sklíčko.
Tato forma umění vznikla na počátku 19. století a ke konci století se stala velmi populární. Často byly takové ozdoby vytvořeny profesionálními mikroskopy. Jedním z prvních (a nejznámějších) z nich byl Němec Johann Diedrich Möller, který žil v druhé polovině 19. století a vytvářel kromě ozdob i různé další mikroskopické produkty, například mikrofotografie. Jeho díla byla (a stále jsou) velmi oblíbená u sběratelů a amatérských přírodovědců. Zajímavé je, že vzory rozsivek se také řadu let používají k testování rozlišovací schopnosti mikroskopu: pro tento účel byla vytvořena speciální suchá „testovací“ skla bez adhezivní látky.
Do poloviny 8. století vášeň pro ozdoby rozsivek postupně vyprchala. Jedním z mála moderních mistrů ve skládání vzorů rozsivek je Klaus Kemp, který tomu zasvětil celý svůj život. Strávil XNUMX let hledáním dokonalého lepidla na ozdoby a většinu volného času tráví hledáním nových druhů řas. Jeho návrhy patří k dosud nejsložitějším a jsou snem sběratelů po celém světě. Britský režisér Matthew Killip o něm natočil krátký dokument The Diatomist.
Diatomist od Matthewa Killipa na Vimeo.
Kromě díla Klause Kempa dnes nezůstaly téměř žádné ozdoby z rozsivek. Proto jsme sestavili galerii vzorů, kterou sestavili přírodovědci a umělci 19. a 20. století.
V rozmanitém organickém světě stojí jedna skupina, která spojuje vlastnosti rostlin a zvířat. Jedná se o jednobuněčné rozsivky, neboli rozsivky, oděné do průhledné křemičité skořápky s neobyčejně tenkou, pestrou strukturou, která sama o sobě odhaluje neomezené estetické možnosti Přírody.
Podívejte se na tyto obrázky. Tady je prolamovaná krajka. Čí ruka to vytvořila? Zde je neobvyklá přehrada. Kdo postavil tuto stavbu? A co to je? Kosmická loď? Létající talíř? Most? Loď? Kytara? Ubrousek do čajové soupravy? Složitý dort?
Jde o mikroskopické rozsivky, pouhým okem neviditelné. Jejich velikosti se pohybují od několika mikronů do desítek, méně často stovek mikronů a několika milimetrů. Žijí buď samotářsky, nebo sjednoceni v koloniích v podobě nití a řetězů, trubiček a hvězd, vějířů, keřů, stuh a fólií. Jsou bezbarvé nebo nažloutlé, nazelenalé nebo hnědé. Již v běžném světelném mikroskopu při 500–1000násobném zvětšení můžete vidět tyto půvabné, harmonické stvoření, které potěšilo své první výzkumníky před třemi sty lety. A schopnost některých rozsivek pohybovat se ještě více zmátla vědce. Povaha těchto tvorů zůstávala dlouho nejasná a patřili buď rostlinám, nebo zvířatům. Moderní studium dědičné informace odhalilo, že podle struktury genomu jsou rozsivky stále napůl živočichové a napůl rostliny.
DIATOMEAS POD MIKROSKOPEM
Transmisní elektronové mikroskopy, zvětšující objekt tisíckrát a desetitisíckrát, umožnily studovat detaily jejich obalu – vnějšího obalu buňky. Skládá se ze dvou polovin – chlopní, obvykle nasunutých jedna na druhé, jako víko na krabici. Ventily jsou buď přímo spojeny mezi sebou, nebo jsou odděleny přídavnými silikonovými ráfky – pásem, díky kterému se ventily jakoby vzdalují a objem článku se zvětšuje.
I ve světelném mikroskopu napadají fantazii různé tvary pláště (kotouče a válce, bubny a koule, trubky a krabice, palice a vřetena), ventily (kulaté, oválné, kopinaté, lineární, kosočtverečné, ve tvaru kytary , ve tvaru půlměsíce, ve tvaru půlměsíce, vejčitého tvaru, ve tvaru 5) a složité kombinace konstrukčních prvků (hroty a areoly, tahy a žebra, trny a výběžky). Je těžké si představit, že je to jen jedna buňka!
POTŘEBY
Rozsivky se poměrně rychle rozmnožují rozdělením buňky na dvě poloviny. Rychlost dělení závisí na druhu a faktorech prostředí. Ale počet jedinců pocházejících z jedné rozsivky za jeden den může dosáhnout 35 miliard. Rozsivky jsou všudypřítomné, protože žijí v jakémkoli vodním prostředí – nejen v kalužích a jezerech, mořích a oceánech, ale také v horkých pramenech (více než 600 druhů), na ledových krách a v tlustém ledu (více než 300 druhů), v bažinách , půdách a na skalách po celém světě. Spolu s dalšími mikroskopickými rostlinami převládají rozsivky ve fytoplanktonu mnoha oblastí Světového oceánu a ve vodách vysokých zeměpisných šířek dominují v biomase.
Tyto řasy se vyznačují vysokým obsahem popela, tuků a vitamínů. A protože rozsivky slouží jako potrava pro malé planktonní živočichy (a dokonce i velké – velryby) a ty zase jako potrava pro ryby, přecházejí vitamíny obsažené v rozsivecích nakonec do rybího tuku používaného lidmi. Ale možná nejdůležitější je, že jsou hlavním zdrojem kyslíku na Zemi.
TYPY ROZKŘEVACÍCH ŘAS
Některé druhy (bentické) žijí pouze na dně nádrží. Druhá skupina (epifyty, znečišťující organismy) se váže na substrát: dno, rostliny, zvířata nebo, řekněme, dna lodí. Často tvoří dlouhé kolonie ve formě nití pomocí slizu nebo výrůstků lastur – to je způsob, jak odolávat nepříznivým faktorům prostředí. Některé druhy rozsivek mohou žít pouze na jednom substrátu – například jen na těle velryb a pouze v Antarktidě nebo na určitém druhu foraminifer.
Třetí skupina rozsivek (planktonní) se volně vznáší ve vodě díky své nízké hustotě, četným inkluzím olejových kapiček, lehké porézní schránce, k čemuž často pomáhají dlouhé štětiny, které jim umožňují sjednocení do plovoucích kolonií, nebo sekreci hlenu, který je lehčí než voda.
VÝŽIVA DIATOMŮ
K normálnímu růstu a rozmnožování potřebují rozsivky spoustu látek, ale bez čeho se absolutně neobejdou, je křemík, ze kterého je postavena jejich schránka. V období aktivní reprodukce rozsivek obsah křemíku ve vodě prudce klesá a obnovuje se jeho přísunem z hlubin nádrže. Spodní sedimenty jsou často velmi bohaté na oxid křemičitý díky jeho zásobě v podobě odumřelých schránek rozsivek. Pak vznikají křemeliny a diatomity, zejména v oblastech chudých na vápník, který podporuje rozpouštění oxidu křemičitého. Formy s hrubou skořápkou dobře snášejí redepozici, jsou zachovány ve fosilním stavu a v mladších (pleistocénních i novověkých) sedimentech lze často nalézt starší rozsivky (například paleogén).
Druhým nezbytným nutričním prvkem pro rozsivky jsou chloridy. Někteří dávají přednost vodám s vysokým obsahem soli a žijí v mořích, slaných jezerech nebo pramenech – to jsou halofili (“milovci soli”). Jiní nesnesou ani mírné zvýšení slanosti, takže žijí ve sladké vodě – to jsou halofobové („odpůrci salinity“). Jiné tolerují změny slanosti v širokých mezích – ty jsou lhostejné, mohou existovat ve sladkých i mírně slaných vodách, například v mořských odsolovaných lagunách.
Rozsivky potřebují fosfáty a dusičnany; zvýšení jejich obsahu v povrchových vodách způsobuje sezónní ohniska ve vývoji planktonických rozsivek. Rozpuštěné železo ovlivňuje buněčný růst; Jejich produktivita závisí na jeho obsahu. Rozsivky využívají rozpuštěnou organickou hmotu a jsou citlivým ukazatelem míry organického znečištění. Vědci odhalili jasnou závislost složení a struktury společenstev rozsivek na antropogenním znečištění: rozsivky okamžitě reagují na odpadní vody z komunálních služeb a jakýchkoli podniků. Nejprve při změně obvyklého prostředí druhová diverzita rozsivek roste, ale s rostoucím znečištěním prudce klesá. Zjistit povahu znečištění složením rozsivek je tedy možné pouze před provedením chemických rozborů.
MÍSTO VÝSKYTU
Různé rozsivky, které rostou v teplotním rozmezí od 0 do 50 °C, preferují různé teploty a na tomto základě jsou také rozděleny do skupin. Chladnomilní kryofilové jsou arktické a vysokohorské druhy. Obyvatelé tropických rybníků nebo horkých pramenů jsou teplomilné. V širokých teplotních mezích se může vyvinout velká skupina druhů – lhostejné druhy. Jiné druhy prakticky nesnášejí teplotní výkyvy (stenomorfní). Některé druhy jsou široce rozšířeny po celém světě (kosmopolité), zatímco jiné se někdy vyskytují pouze v jedné konkrétní vodní ploše (endemity). Rozsivky zároveň podléhají sezónním výkyvům v počtu. V průběhu roku se ve stejném bazénu může složení řas výrazně změnit: některé odumírají ve svém vlastním čase a zdá se, že jiné je nahrazují a dosahují masivního rozvoje. V mořích a oceánech je tento jev pozorován ve velkém měřítku. Na hladině Tichého oceánu mohou v létě a na podzim astronauti pozorovat úzký 1000kilometrový pruh husté zelené barvy – nejde o nic jiného než o vysokou koncentraci rozsivek.
VÝZNAM ROZKŘEVACÍCH ŘAS
Schránky rozsivek mohou ležet v nezměněné podobě v sedimentech po miliony let, takže po jejich extrakci z horniny je možné studovat a rekonstruovat podmínky, ve kterých rozsivky existovaly, a tedy určit původ hornin.
Všeobecně přijímaný názor je, že tato skupina organismů je relativně mladá, objevila se podle posledních údajů před 230 miliony let, v období triasu. Předkové této skupiny jsou nejasní, a to je zajímavé: proč se v určité fázi vývoje Země najednou objevili tak složitá jednoduchá stvoření. K dnešnímu dni je známo asi 30 tisíc druhů a vnitrodruhových taxonů rozsivek a každý rok výzkumníci objevují nové druhy, často ve fosilní formě nebo na zvláštních stanovištích.
Cenné jsou zejména úseky, ve kterých se sedimenty hromadily průběžně, tedy kde se zachovala úplná geologická „kronika“, jako například v jezeře Bajkal. Souvislá mocnost sedimentů se zbytky schránek rozsivek je tam 600 m a pokrývá časový interval 8 milionů let! Většina druhů ve starověkých sedimentech nepřežila dodnes, takže ekologie takto vyhynulých druhů (reliktů) je stanovena s přihlédnutím k těm druhům, které žijí dnes, i pomocí jiných metod. Jsou identifikovány zóny rozsivek, které jsou porovnávány s paleontologickými zónami na základě jiných organismů, stejně jako s paleoteplotou, izotopem kyslíku a paleomagnetickými stupnicemi a vázány na jeden geochronostratigrafický podklad.
Role rozsivek při tvorbě hornin je velmi velká. Existují ložiska skládající se téměř výhradně z jejich skořápek. Starověké mořské diatomity, diatomické jíly a bahno se nacházejí v mnoha oblastech světa. Křídové diatomity jsou známy podél východního svahu Uralu, v západní Sibiři, jižním Rusku, Polsku a Kalifornii. Mladší (paleogén a neogén) jsou ještě rozšířenější a dosahují mocnosti několika set metrů – např. na západní Sibiři dosahují paleogenní diatomity mocnosti 400 m. Pomocí fosilních komplexů rozsivek lze poměrně spolehlivě rekonstruovat paleogeografické prostředí minulých geologických epoch, pokud komplex obsahuje druhy přežily dodnes, to znamená použít metodu aktuality. Týká se to především pleistocénu, geologického období zahrnujícího poslední dva miliony let v historii Země.
Není to tak dávno, co pracovníci Ústavu geologie a biologie Vědeckého centra Komi Uralské pobočky Ruské akademie věd provedli audit všech známých rozsivek na evropském severovýchodě Ruska. Konsolidovaný seznam zahrnoval 955 druhů. V důsledku toho byla rekonstruována paleogeografická nastavení různých fází pleistocénu.
Rozsivky a křemeliny byly pro člověka již odedávna praktickým přínosem. Diatomity a příbuzné horniny – tripoli a opoka – mají vysokou pórovitost, vlhkostní kapacitu, hygroskopičnost, tepelnou kapacitu, vysoký bod tání, nízkou tepelnou vodivost, a proto jsou cennými surovinami pro různá odvětví hospodářství.
Diatomit je vynikající stavební materiál: vyrábí se z něj lehké, ohnivzdorné, tepelně a zvukově izolační cihly a desky. Používal se ve starověku: při stavbě kleneb a oblouků římských staveb, při stavbě katedrály sv. Sofie v Konstantinopoli. U nás v Uljanovsku je závod na výrobu křemeliny, který vyrábí tepelně izolační výrobky na bázi křemeliny pro železnou a neželeznou metalurgii, energetiku a stavebnictví, dále tepelně izolační cihly, třísky z křemeliny atd.
Diatomit se přidává jako přísada oxidu křemičitého do rozpustného skla, omítkových a sádrových kompozic, cementu a glazur a jako plnivo do pryže, asfaltu, síry, barev, kompozic proti škodlivému hmyzu, jako pohlcovač nitroglycerinu, bromu, kyseliny sírové, alkoholu , kapalná paliva a hnojiva, pro zvukovou izolaci. Může sloužit jako brusný materiál pro leštění. Ve farmakologii se používá ke zvýšení rychlosti filtrace, k získání sterilních a průhledných filtrů a jako nosné médium při výrobě tablet, prášků a mastí. Křemelina se dokonce používá v chirurgii! Může posloužit jako výborná náhrada vaty při převazech ran, která se používala za Velké vlastenecké války (v tomto případě obvazový materiál působí na ránu bakteriostaticky a urychluje její hojení), při léčbě rozsáhlých popálenin, dermatózy, ekzémy a dokonce osteoartikulární tuberkulózu.
V balneologii se tato hornina využívá jako léčebné bahno. Terapeutický účinek je způsoben nejen fyzikálně-chemickými vlastnostmi bahna, ale také vysokým obsahem schránek rozsivek, které příznivě působí na nervová zakončení kůže.
Rozsivky jsou konečně předmětem architektonického výzkumu. Struktura pláště mnoha rozsivek je z konstrukčního hlediska ideální a inženýry samozřejmě nezaujala. Jsou známy příklady vytváření struktur na principu pláště rozsivek. Právě forma rozsivky byla použita jako vzor při konstrukci podpěry berlínského divadla. Současně byly reprodukovány proporce vytvořené přírodou bez jakýchkoli dalších výpočtů. Pozornost upoutá nejen tvar, ale i struktura porézní skořepiny, ze které lze vytvořit různé „perforované struktury“, kdy otvory nejen zvyšují pevnost a odolnost materiálu, ale také snižují hmotnost celé konstrukce. V tomto ohledu představují rozsivky nevyčerpatelný materiál k napodobování, protože mají nespočet kombinací různých struktur a jejich chlopně mají dokonalou symetrii (radiální nebo bilaterální). Tato struktura je tak konstantní v uspořádání prvků, že některé druhy rozsivek se používají k vyhodnocení apertury optických čoček a seřízení mikroskopů.
Rozsivky se přitom neustále zdokonalují a stávají se harmoničtějšími. A typ povolání, jak víme, na člověku často zanechává stopy: neustálá komunikace s krásou nemůže ovlivnit vlastnosti duše a mnoho mých kolegů má touhu po umění. Diatomologové tvoří zvláštní „kastu“ výzkumníků. Na celém světě jich není mnoho a u nás jen tři sta. Diatomologové jsou sdruženi v International Diatom Society, která každé dva roky pořádá mezinárodní sympozia v různých zemích. První takové sympozium o moderních a fosilních rozsivecích se konalo v roce 1967 v Cambridge a od té doby se sympozia konají v různých zemích na všech kontinentech kromě Antarktidy. V roce 2006 se poprvé v Rusku na jezeře Bajkal konalo 19. sympozium.
