Obecná charakteristika hnědých řas. Je známo asi 1500 druhů hnědých řas. Téměř všichni žijí v mořích. Hnědé řasy jsou podle délky života buď jednoleté nebo víceleté.
Hnědé řasy jsou výhradně mnohobuněčné rostliny. Délka jejich těla se pohybuje od několika centimetrů do 100 m. Velké hnědé řasy tvoří jedinečné lesy a louky v mořích. Vzhled hnědých řas se skládá z nití nebo širokých listových desek, často silně členitých. Tělo takové řasy se nazývá stélkaNebo stélka. Nemá pravé listy, stonky ani kořeny.
Houštiny hnědých řas se nacházejí od oblasti přílivu a odlivu, kde zůstávají celé hodiny mimo vodu, do hloubky 40–100 a dokonce 200 m, kam občas pronikne sluneční světlo. Proto mají tyto řasy převládající hnědý pigment (fukoxantin), který je schopen využívat světelnou energii takových paprsků při tvorbě organických látek.
Buňky hnědých řas obsahují jedno jádro a několik malých chromatoforů. Buněčné membrány jsou na vnější straně slizké. Sliz chrání jejich tělo před dopadem vln a pomáhá zadržovat vodu v těle řas obnažených při odlivu.
Hnědé řasy se vyznačují vegetativním, asexuálním spórovým a sexuálním typem reprodukce. K vegetativnímu šíření dochází, když jsou části stélky náhodně odděleny. Nepohlavní rozmnožování je prováděno biflagelátními zoosporami. Z výtrusů vyrůstají dvoudomé nebo oboupohlavné rostliny a z nich se tvoří pohlavní buňky – gamety. Po oplodnění dává zygota vzniknout novým rostlinám schopným produkovat spory. Hnědé řasy se tedy vyznačují střídáním dvou generací: asexuální – sporofyt (sporofyty – rostliny, které tvoří spory) a pohlavní – gametofyt (gametofyty jsou rostliny, které tvoří gamety).
Hnědá řasa řasa Hnědé řasy – řasa, fucus a sargassum. V našich mořích Dálného východu a severu jsou velké hnědé řasy řasy rozšířeny v hloubkách od 2 do 40 m. Laminaria thalli mají vzhled pevných nebo dlanitě členitých listových desek, dosahujících délky 1–5 m nebo více. Jsou připevněny ke dnu rhizoidy – výrůstky spodní zúžené části – „řapík“.
Kelp je vynikající krmivo pro hospodářská zvířata a půdní hnojivo bohaté na draslík. Z těchto řas se získává jód, rosolotvorné látky pro cukrářský průmysl a používá se k výrobě laků, barev a glazovaného keramického nádobí. Některé druhy řas, nazývané mořské řasy, jsou vysoce ceněny jako dietní potravinový produkt bohatý na jód.
Fucus je jednou z běžných hnědých řas v pobřežních mořích severní polokoule. Na jejich stélkách jsou nádoby naplněné vzduchem. Díky tomu jsou rostliny fucus schopny zůstat ve vodě svisle. Tyto řasy se používají k výrobě krmné moučky a alginu, lepidla používaného při výrobě lepenky a tiskařských barev.
Sargassum je strukturně nejsložitější hnědá řasa. Sargassum z amerických tropických moří se tedy svým vzhledem podobá skutečnému výhonku s listy a plody. V západní části Atlantiku, v Sargasovém moři, jsou známy obrovské nahromadění plovoucího sargasu, jakmile se oddělí od substrátu a rozmnožuje se vegetativně.
V tropických zemích se ze sargasu získávají rosolotvorné látky (algináty), některé z nich se používají jako potrava.
Červené řasy. Je známo asi 4 tisíce druhů červených řas. Většina z nich je mnohobuněčná. Rostou v čisté vodě v hloubce 20–40 m, příležitostně se vyskytují v hloubce 100–200 m. Červené řasy jsou velikostí podřadné než hnědé řasy. Jen několik z nich dorůstá délky až 2 m. Barva červených řas je spojena s kombinací několika pigmentů.
Nejznámější mořskou červenou řasou je porfyra. Talus dospělé řasy je plochá, oválná deska ve tvaru listu. Délka talíře je až 50 cm Porphyra se rozmnožuje pouze pohlavně. Pohlavní buňky se tvoří z vegetativních buněk thallusu.
Porphyra, stejně jako ostatní červené řasy, se používá k výrobě agaru. Je nezbytný v potravinářském průmyslu pro výrobu marmelád a marshmallow. Přidává se do chleba, aby tak rychle nezvadl. Agar se stal široce používaným jako médium pro pěstování mikroorganismů. Jód se získává z mnoha červených řas.
Bakterie na agar-agaru
Červené řasy mohou růst v poměrně významných hloubkách, protože červený pigment, který mají, se podílí na procesu fotosyntézy, využívající dokonce i zelené, modré a modré paprsky slunečního spektra. Takové paprsky pronikají do vody mnohem hlouběji než paprsky červené.
Některé mořské červené řasy jedí obyvatelé východoasijských zemí, Havaje a dalších ostrovů. Porphyra je dokonce chována v Japonsku.
Hnědé řasy, červené řasy; thallus nebo thallus; asexuální generace (sporofyt), pohlavní generace (gametofyt); rhizoidní.
Chemické složení hnědých řas ze zátoky Avacha (pobřeží Kamčatky)
Aminina N.M., Guruleva O.N.
Natalia M. Aminina, Olga N. Guruleva
Pacifické rybářské výzkumné středisko (TINRO-Center)
Bylo studováno chemické složení čtyř druhů hnědých řas z čeledí Laminariaceae a Alariaceae na pobřeží poloostrova Kamčatka (záliv Avacha). Řasy se liší především množstvím minerálů a mannitolu. Navíc u jednoletých řas je obsah minerálů a bílkovin obvykle vyšší a obsah polysacharidů nižší než u dvouletých rostlin. Byla také stanovena závislost chemického složení na morfologických parametrech a době odběru vzorků řas. Bylo studováno makro- a mikroprvkové složení makrofyt a stanovena jeho závislost na typu řas a místě jejich růstu.
Klíčová slova: hnědé řasy; Zátoka Avacha (poloostrov Kamčatka); chemické složení.
Růst a vývoj řas závisí na celé řadě faktorů prostředí. Faktory prostředí ovlivňují především fotosyntézu, dýchání a propustnost schránek řas a následně i jejich chemické složení. Hlavními faktory jsou hloubka růstu, stupeň příboje, intenzita světla, sezónní změny teploty vody a slanosti (Khristoforova a kol., 2007). Sleduje se například sezónní dynamika fotosyntézy a chemické složení některých makrofyt. U pěstovaného japonského sacharinu byla stanovena závislost jeho složení na ročním období, stáří a podmínkách pěstování (Aminina, Podkorytova, 1992). Nejobtížněji dohledatelný vztah je mezi chemickým složením makrofyt a podmínkami jejich růstu v přirozeném prostředí. Jediné, co bylo jednoznačně prokázáno, je rozdíl v chemickém složení řas rostoucích v různých hloubkách při různé intenzitě světla (Voskoboynikov, 1979, Aminina et al., 2009). V tomto ohledu bylo cílem našeho výzkumu zjistit chemické složení hnědých řas rostoucích v různých oblastech pobřeží Kamčatky (zátoka Avacha) a stanovit jeho závislost na stáří a době odběru vzorků.
Materiály a metody výzkumu
Studovali jsme čtyři druhy hnědých řas z řádu Laminariales, které patří do 2 čeledí: Laminariaceae a Alariaceae (tabulka 1).
Tabulka 1. Oblast a doba odběru vzorků hnědých řas.
Pro analýzu byly stélky rozdrceny na kousky o velikosti 0,1-0,5 mm a byl připraven průměrný vzorek, který byl uložen do nádoby se zabroušenou zátkou. Vzorky řas byly zkoumány na obsah vody, minerálů a kyseliny alginové standardními metodami (GOST 26185-84). Celkový obsah dusíku v surovině byl stanoven pomocí Kjeldahlovy metody s použitím zařízení Kjeltec auto 10 SO Analyzer (Tecator, Japonsko). Obsah bílkovin byl stanoven množstvím dusíku vynásobeným faktorem 6,25. Množství fukózy v řasách bylo stanoveno spektrofotometricky pomocí barevné reakce fukózy s L-cysteinem a kyselinou sírovou (Usov et al., 2001). Pro stanovení fukoidanu v biomase řas bylo množství fukózy vynásobeno 2 (Usov et al., 2001). Atomová absorpční analýza prvků byla provedena na spektrofotometrech Nippon Jarell Ash AA-855 a Shimadzu AA-6800.
Výsledky a diskuse
Již dříve bylo zjištěno, že sacharin Bongard shromážděný v různých oblastech pobřeží Kamčatky se od jara do podzimu vyznačuje poklesem množství minerálních látek (Kalchenko et al., 2008). Byly také stanoveny některé změny v chemickém složení řasy Bongard, která má tříletý vývojový cyklus, související s věkem. Maximální obsah hlavních složek byl zjištěn v srpnu ve druhém roce vývoje řasy. Změny související s věkem jsou pozorovány také u jiných typů hnědých řas sbíraných u pobřeží Kamčatky v zátoce Avacha (tabulka 2). Navíc u jednoletých řas je obsah minerálů a bílkovin obvykle vyšší a obsah polysacharidů nižší než u dvouletých řas.
Tabulka 2. Chemické složení řas ze zátok v zálivu Avacha sebraných v srpnu 2011 (% sušiny)
Na příkladu sachariny jednoleté Bongardovy z vod mysu Mayachny byl ukázán vliv doby sběru řas na jejich chemické složení (obr. 1). Koncentrace minerálních látek, kyseliny alginové a dusíkatých látek ve vzorcích dosahuje maxima ve druhé polovině června, do srpna je pozorován pokles těchto ukazatelů. Zatímco koncentrace mannitolu v stélce se mění nepřímo úměrně a do srpna se zvyšuje.
Rýže. 1. Chemické složení sacharinu Bongard v závislosti na době odběru vzorků řas (Mayachny) (% sušiny).
Bylo také zjištěno, že rostliny stejného stáří, shromážděné na jednom místě, mají nejen různé hmotnosti a délky desek, ale také různé chemické složení. Současně byl stanoven vztah mezi morfometrickými parametry a chemickým složením dvouletého sacharinu Bongard. Thallusy s větší hmotností obsahují více minerálů a méně kyseliny alginové (obr. 2 a). Se zvyšující se délkou řasových desek se v nich snižuje množství minerálů a kyseliny alginové (obr. 2 b).
Rýže. 2(a). Vztah mezi chemickým složením Bongard sacharinu a jeho hmotností.
Rýže. 2(b). Vztah mezi chemickým složením Bongardova sacharinu a jeho délkou.
Byly stanoveny rozdíly v chemickém složení řas stejného stáří a stejné doby odběru vzorků v různých oblastech zátoky Avacha. Řasy se nejvíce liší množstvím minerálních látek (18,06-30,04 %) a mannitolu (4,75-15,53 %). Akumulace bílkovin závisí v menší míře na místě růstu rostlin a činí 10,44-15,92 %. Bylo zjištěno, že minimální množství minerálů a bílkovin je přítomno v řasách rostoucích v pobřežních vodách ostrova. Toporok a ž. Bezejmenný. Přitom v oblasti. Nejvyšší množství kyseliny alginové (31,70 %) obsahují řasy Toporok (tabulka 3).
Tabulka 3. Chemické složení sacharinu Bongard odebraného v různých oblastech zálivu Avacha v červenci 2010-2011. (% na sušinu).
Obsah makro- a mikroprvků závisí na druhovém složení řas a jejich stanovišti. Převládajícím makroprvkem ve studovaných druzích řas je draslík, jehož obsah je několikanásobně vyšší než u ostatních makroprvků (tab. 4). Maximální koncentrace tohoto prvku byla zaznamenána u Bongard sacharinu – 142857 mg/kg. Vyznačuje se také nejvyšším množstvím sodíku (20408 mg/kg) ve srovnání s řasou alaria. Nejvyšší množství vápníku (14736 10163 mg/kg) a hořčíku (XNUMX XNUMX mg/kg) bylo zjištěno v Alaria úzko.
Tabulka 4. Makro- a mikroprvkové složení řas shromážděných v oblasti Mayachny Cape v srpnu 2011 (mg/kg sušiny)
Mezi mikroprvky vyniká železo, jehož koncentrace může být oproti ostatním mikroprvkům o jeden až dva řády vyšší (tab. 4). Řasa Alaria akumuluje největší množství železa – 508 a 462 mg/kg (Alaria úzká a Alaria třásnitá). Obsahují také více prvků, jako je mangan a zinek, ve srovnání s Bongardovým sacharinem.
U řas je znám jev skupinové koncentrace řady kovů (Saenko, 1992). Na rozdíl od červených a zelených řas obsah vícemocných kovů v hnědých řasách mírně závisí na vnějších faktorech a může sloužit jako druhová charakteristika. Při překročení prahu maximální koncentrace však dochází k narušení funkcí homeostatické regulace a elementární složení řas může přímo odrážet stav okolních vod.
Na příkladu Bongardova sacharinu se ukazuje, že obsah makro- a mikroprvků do značné míry závisí na místě růstu řas. Bylo zjištěno, že celkově se maximální množství všech studovaných prvků akumuluje v řasách rostoucích poblíž mysu Mayachny (tabulka 5). V b. jsou nejvíce zastoupeny sodík, železo a zinek. Bechevinskaya. Nejméně prvků bylo nalezeno v řasách rostoucích v zátoce Bezymyannaya.
Tabulka 5. Složení makro- a mikroprvků sacharinu Bongard odebraného v srpnu 2011 (mg/kg sušiny)
Prvky jako kadmium, arsen a olovo jsou pro člověka toxické, pro které byla stanovena maximální přípustná úroveň akumulace v řasách. Prokázali jsme, že obsah olova a kadmia v řasách ve všech studovaných oblastech zátoky Avacha nepřekračuje tuto úroveň (0,5 a 1,0 mg/kg).
Rýže. 3. Obsah olova a kadmia v sacharinu Bongard (Avacha Bay), mg/kg
Současně může množství arsenu v řasách překročit maximální přípustnou hladinu (5,0 mg/kg) 2-2,5krát (obr. 4).
Obr.4. Obsah arsenu v sacharinu Bongard (Avacha Bay), mg/kg
Koncentrace toxických prvků se mohou u různých druhů řas rostoucích na stejném místě lišit (obr. 5). V řasách z rodiny. Alariev obsahuje více arsenu, ale méně olova a kadmia než Bongardův sacharin a Guryanova sacharin.
Obr.5. Obsah toxických prvků v různých typech hnědých řas (Cape Mayachny, Avacha Bay).
Chemické složení hnědých řas se tedy mění v závislosti na jejich morfologických vlastnostech a stáří, stejně jako na době a místě odběru vzorků. Řasy se liší především množstvím minerálů a mannitolu. Navíc u jednoletých řas je obsah minerálů a bílkovin obvykle vyšší a obsah polysacharidů nižší než u dvouletých rostlin. Obsah makro- a mikroprvků závisí na druhovém složení řas a jejich stanovišti. Bongardova sacharina se vyznačuje zvýšenými koncentracemi sodíku a draslíku, zatímco Alaria úzká a Alaria fringe se vyznačují zvýšenými koncentracemi železa a manganu. Bylo zjištěno, že ve všech studovaných oblastech zálivu Avacha jsou koncentrace kadmia téměř o řád nižší, než je norma, koncentrace olova jsou v normálních mezích a množství arsenu může 2-2,5krát překročit maximální přípustnou úroveň.
1. Aminina N.M., Kulepanov V.N., Shaposhnikova T.V. Ekologické a biochemické studie hnědé řasy Costaria costata (Laminariaceae) // Rostlinné zdroje. 2009. T.45, vydání 4. S.13-19.
2. Aminina N.M., Podkorytová A.V. Sezónní dynamika chemického složení Laminaria japonská, pěstované u pobřeží Primorye // Rostlinné zdroje. 1992. T. 28, vydání. 3. S.137-140.
3. Voskoboynikov G.M. Ultrastrukturální změny v buňkách mořských makrofyt pod vlivem světla různé intenzity // Abstrakty. Zprávy z III. všesvazového setkání o mořské algologii – makrofytobentosu. – Kyjev: Naukova Dumka, 1979. – S.32-33
4. Kalchenko E.I., Aminina N.M., Guruleva O.N., Vishnevskaya T.I., Yuryeva M.I. Chemické složení Laminaria bongardiana ze zátoky Avacha // Izvestia TINRO. 2008. T.155. S.347-354.
5. Saenko G.N. Kovy a halogeny v mořských organismech. Moskva: Nauka, 1992. 200 s.
6. Usov A.I., Smirnova G.P., Klochkova N.G. Polysacharidové složení některých hnědých řas Kamčatky // Bioorganická chemie. 2001. T. 27. č. 6. S. 444-448.
7. Khristoforova N.K., Kozhenkova S.I., Galysheva Yu.A. Posouzení trendů změn makrofytobentosu, hydrochemických a mikrobiologických charakteristik zálivů Vostok a zjištění v souvislosti s variacemi antropogenní zátěže // Reakce mořské bioty na změny přírodního prostředí a klimatu. Materiály Komplexního regionálního projektu Dálného východu pobočky Ruské akademie věd podle programu prezidia Ruské akademie věd. Vl-k: Dalnauka, 2007. S.37-80.
zveřejněno – prosinec 2012
Chemické složení hnědých řas ze zátoky Avacha (pobřeží Kamčatky)
Bylo zkoumáno chemické složení čtyř druhů hnědých řas (čeledi Laminariaceae a Alariaceae) z pobřeží Kamčatky (zátoka Avacha). Většina těchto řas se liší množstvím minerálů a mannitolu. Normálně obsah minerálů a bílkovin v annotinních řasách vyšší, polysacharidů nižší než u dvouletých. Je definována závislost chemického složení řas na morfologických ukazatelích a době odběru vzorků. Zkoumá se makro- a mikroprvkové složení makrofyt, stejně jako její závislost na typu řasy a stanovišti.
Klíčová slova: hnědé řasy; Zátoka Avacha (poloostrov Kamčatka); chemické složení.
O autorech
Aminina Natalia Michajlovna
Kandidát biologických věd, hlavní vědecký pracovník
Vedoucí laboratoře pro problémy racionálního využívání řas, Federal State Unitary Enterprise TINRO-Center (FSUI „Pacific Scientific Research Fisheries Center“ – „TINRO-centrum“)
Guruleva Olga Nikolajevna
kandidát technických věd,
Výzkumný pracovník, Laboratoř problémů racionálního využívání řas, Federal State Unitary Enterprise TINRO-Center (FSUI „Pacific Scientific Research Fisheries Center“ – „TINRO-centrum“)
Korespondentská adresa: Rusko, 690091, Vladivostok, pruh. Shevchenko, 4, FSUE TINRO-centrum; telefon (423) 240-13-60
ODKAZ NA ČLÁNEK:
