Rozsivky jsou mikroskopické nezávislé rostliny, které žijí ve vodě.
Barva živých rozsivek se mění od světle žluté po hnědozelenou díky pigmentům: karoten, xantofyl a křemelina. Fotografická mikroskopie-YUK
Průměrná velikost rozsivek je 5-150 mikronů. Rozsivky jsou viditelné pouze mikroskopem.
Rozsivky jsou jednobuněčné řasy. Toto není keř, který roste pod vodou. Jedná se o jednu plnohodnotnou buňku s chloroplasty, jádrem a vakuolami, pokrytou odolnou schránkou.
Křemelina je soběstačný organismus. Fotografická mikroskopie-YUK
Toto není strom – je to kolonie rozsivek Licmophora flabellata
Na rozsivecích je nejzajímavější jejich schránka. Je odolný, protože je vyroben ze silikonu. Přesněji 87-99 % z amorfního oxidu křemičitého nebo hydrátu oxidu křemičitého SiO2·nH2O, podobný opálu.
Skořápka je průhledná a snadno propouští sluneční paprsky nezbytné pro fotosyntézu. Oxid uhličitý, kyslík, dusík, fosfor a další biogenní prvky se do buňky dostávají drobnými otvory ve stěnách schránky – póry, dvorce a alveoly.
Otvory ve stěnách pláště Achnanthidium minutissimum. Fotografie z návrhu článku od Katherine Leinweber a Petera Krotha
Skořápka rozsivek je geometricky správná. Příroda navrhla obrovské množství matematicky ověřených forem schránek rozsivek, pokrytých četnými konstrukčními prvky.
Skořápka je navržena jako bonboniéra. Skládá se ze dvou na sebe nasazených polovin – víka epithecus a dno hypotézy. Epitéka je vždy větší než hypotéka. Základy epitéka a hypotéka se nazývají dveře, boční okraje – pás. Pás není pevný, ale skládá se ze samostatných vložte rámečky.
Skořápka rozsivek je schránka
Tvrdá schránka představuje omezení pro růst mikroorganismu. Rozsivky rostou pouze jedním směrem: podél centrální osy, která probíhá kolmo k rovině chlopní. K růstu dochází v důsledku růstu lemu – mezi okrajem křídla a lemu rostou nové lemy vložek. Tímto způsobem rozsivka zvětšuje výšku skořápky.
Rozsivka roste pouze do výšky
Délka a šířka krunýře se po dělení buněk zmenší. Během dělení se otevře schránka. Epitheca a hypotheca se rozcházejí a dávají život dvěma organismům. Dceřiné buňky přijímají polovinu skořápky od rodiče, která se stává epitékou. Ukazuje se, že epitéka a hypotéka rodiče se vždy mění v epitéka potomků.
Dělení rozsivek z rodu Striatella nebo Pseudostriatella
Vzhledem k tomu, že epitéka je větší než hypotéka, dceřiná rozsivka vyrostlá z hypotéky rodiče bude o něco menší než velikost rodiče – přibližně dvojnásobek tloušťky stěn skořápky. Druhá dcera zůstane stejná. Tento kanonické MacDonald-Pfitzerovo pravidlo.
Po rozdělení se polovina rozsivek zmenší, druhá zůstane stejná
Z každého pravidla existují výjimky. Některé druhy rozsivek se po rozdělení nezmenšují. To může být způsobeno flexibilitou okrajů pásu, která umožňuje, aby hypotéka zůstala stejná nebo dokonce přesahovala velikost epitéky. Tato hypotéza však vyžaduje výzkum.
Rod rozsivek Dytilum и Odontella od Charlese Kreba
Rozsivky jsou zajímavé nejen svým životním cyklem, ale také rozmanitostí křemíkových prvků jejich schránky. Shell-box je první přiblížení k morfologii rozsivek. Čím větší detail, tím více struktur a složitější taxonomie druhů.
Kvůli tomu taxonomové trpí. Popisují nové druhy, přepisují sbírky svých kolegů a nikdy nedospějí ke konsenzu – co je druh rozsivky.
Scientific American Blog klasifikuje rozsivky jako mikroby
Rozsivky si mezitím žijí poklidným životem ve skleněném domě a taxonomie jim absolutně nevadí.
Shrnutí
- Křemíkový obal křemeliny je strukturován jako geometricky pravidelná krabice.
- Tvrdá skořápka umožňuje tělu růst pouze jedním směrem – výškou.
- Po rozdělení se délka a šířka skořápky jedné z dcer mírně zmenší, ale u některých druhů zůstávají skořápky stejné.
- Taxonomie rozsivek je složitá věc.
Pokud náhle máte neodolatelnou touhu poděkovat mi, převeďte mi 200 rublů. na šálek kávy.
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.
