Výskyt, význam a využitie siníc

„Am Anfang war Dunkelheit und Nichts,
dann kamen die Blaualgen.“
H.Ettl, 1978

Úlohou tejto seminárnej práce je predstaviť jej budúcim čitateľom prapôvodné a pre život /resp. jeho vznik/ dôležité mikroorganizmy – sinice. Sinice sú veľmi staré /3,4 – 3,5 mld. rokov/ a stoja na počiatku vzniku života. Vlastne to boli ony, ktoré pripravili vhodné podmienky pre rozvoj mnohých podôb organizmov aké poznáme dnes.

Na začiatok trocha teórie...

Bunky siníc sú modrozelené, sivé až fialové, niekedy zelenkasté, modrasté alebo červenkasté. Zelené farbivo chlorofyl je zastretý prídavnými farbivami – modrým fykocyanínom a červeným fykoerytrínom. Pigmenty sa nachádzajú na fikobilizómoch, ktoré sú prichytené na tylakoidoch. Bunky majú chlorofyl A, chlorofyl B chýba. Fotosyntetické farbivá nie sú zabudované do chloroplastov ako je to u eukaryotyckých fotodyntetizujúcich rastlinách. DNA je podobne ako pri baktériách zabudovaná v strednej časti protoplastu a nie v jadre ako je to pri eukaryotyckých organizmoch. Sinice podobne ako baktérie nemajú mitochondrie, Golgiho aparát a endoplazmatuické retikulum. Rezervný polysacharid je sinicový /cyanioficínový/ škrob, ktorého drobné zrnká ležia medzi tylakoidmi a vidno ich iba elektrónovým mikroskopom. Okrem toho bunky často obsahujú cyanoficínové zrnká zložené z polymérov aminokyselín arginínu a asparagínu. Pevná bunková stena obsahuje vrstvu z mureínu podobne ako je to pri baktériách,. Sinicová stielka je jednobunková, kolóniová, alebo vláknitá. Sinice sa rozmnožujú iba vegetatívne, pohlavné rozmnožovanie nie je známe. No, to by asi aj stačilo. Keby náhodou tieto nudné fakty niekoho zaujali, ďalšie informácie a podrobnosti zo života siníc nájde na www.thalobionta.szm.sk.

Evolučný význam siníc

Úvodný výrok dokonale vystihuje význam cyanobaktérií v evolučnom vývoji. Pre tých, ktorí nemecky nevedia alebo sa na strednej škole /podobne ako ja/ ulievali z hodín nemčiny, je tu preklad: „Na začiatku bola tma a ničota, potom prišli sinice.“ A je to čistá pravda. Sinice patria medzi prvé organizmy, ktoré obývali pusté oceány Zeme. Pred 3,5 mld. rokov bola atmosféra značne redukčná a pre život nepriaznivá. Kyslíka bolo málo a preto sa sinice naučili využívať na štiepenie živín iné látky. Ale to teraz nie je podstatné. Dôležité je, že sa naučili využívať najsilnejší a najbližší zdroj energie – slnko. A tak vynašli fotosyntézu. V bunke si vytvorili tylakoidy zafarbené chlorofylom A, fykocyaníniom a fykoerytrínom a výroba glukózy sa mohla začať.
6 CO2 + 12 H2O => C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Táto rovnica vyjadruje vznik organickej látky /cukru/ z látok anorganických. Čiže sinice už majú čo jesť. Najvýznamnejšiu funkciu zohrala v evolúcii ich odpadová látka – kyslík. Je to vysoko reaktívna látka schopná oxidovať cukor a tým z neho uvoľňovať obrovské množstvá energie. Atmosféra sa zmenila a tak podnietila vznik nových organizmov. Sprvoti to boli riasy, eukaryotické organozmy, ktoré pohltili sinice. No riasy v ich bunkách sinice nerozložili, ale zistili, že sú pre nich prospešné. A tak vznikla endosymbióza. Riasy ponúkali siniciam ochranu pred vonkajším prostredím a sinice im ponúkali svoje živiny. Cyanobaktérie postupne znižovali svoju autonómnosť a stali sa stálymi bunkovými organelami – chloroplastami. A tak to funguje až podnes. Vývoj neustále napredoval a vznikali stále nové a dokonalejšie organizmy až to došlo k človeku. Vlastne vďačíme prehistorickým riasam a siniciam za to v akom prostredí dnes žijeme. Naozaj sa skončila éra siníc ? Nie ! Nie všetky sinice boli pohltené a prežili až podnes. Sinice sa síce morfologicky za celé obdobie svojej existencie nezmenili, ale genetická informácia je predsa len dokonalejšia. O dnešnom význame siníc sa dozviete v ďalších častiach tejto práce.

Ekológia siníc

Sinice sú všeobecne rozšírené v prírode. Vyskytujú sa na najrozličnejších biotopoch / od Severného k Južnému pólu/, najčastejšie v sladkých vodách, pôde, vo vlhkom dreve, ale aj v moriach a oceánoch. Osídľujú aj teplotne extrémne stanovištia, akými sú horúce termálne pramene a povrchové vrstvy snehu a ľadu. V stojacích a v mierne tečúcich vodách tvoria sinice dôležitú zložku fytoplanktónu a fytobentosu / spoločenstvá rastlín na dne vôd/. Planktónové druhy spôsobujú pri masovom rozvoji takzvaný vodný kvet / flos aquae/ viditeľný voľným okom v podobe drobných zrnovitých zhlukov, krátkych ihlicovitých kolónií alebo vlákien. Vodný kvet sa tvorí v dôsledku zvýšeného obsahu organických a anorganických látok vo vode, najmä fosfátov. Tento „sladkovodný kvet“ vytvárajú hlavne sinice rodu Mikrocistis, Gomphosphareia, Anabaena, Amphanizomenon a taktiež známa Oscillatoria. V planktóne tropických morí zapríčiňuje vodný kvet rozvoj druhov rodu trichodesmium, ktoré tvoria zväzky do červena zafarbených vlákien, v dôsledku čoho je voda červená / preto je červené more naozaj červené/. Na dne a v litorálovej časti najmä znečistených vodných nádrží a tokov ale aj kaluží a drobných periodických vôd, sa darí bentosovým vláknitým siniciam, ktoré tvoria nápadné modrozelené až hnedočierné súvislé povlaky. V čistých tokoch sinice obrastajú kamene a iný ponorený podklad. Niektoré druhy prirastajú pod povrch kameňov a skál, a to ako ponorených pod hladinou, tak ak príležitostne zmáčaných na aerických a subaerických stanovištiach. Perestrické sinice žijú na povrchu alebo v povrchovej vrstve pôdy a v niektorých typoch pôd sú významnou časťou pôdnej biocenózy. Sinice sú jedinými fototrofnými organizmami schopnými žiť v prostredí teplejšom ako je 45 oC. V Termálnych žriedlach tvoria nápadné svetlozelené až tmavozelené, niekedy modrasté alebo ružovkasté povlaky, niektoré druhy znášajú teplotu vody až 73 oC. Naproti tomu v povrchových vrstvách snehu, kde pri hromadnom rozvoji zapríčiňujú zelené /aj modré/ zafarbenie snehu – zelený resp. modrý sneh. Niektoré druhy siníc žijú symbioticky s inými rastlinami. Najznámejšia je symbióza s hýfami húb, s ktorými sinice /ale aj riasy/ tvoria lišajníky. V niektorých prípadoch hýfi húb prenikajú do buniek siníc bez toho aby zmenili ich vzhľad, v iných sa sinice nachádzajú hniezdovito alebo vo vrstve spleti hubových hýf. Pri iných rastlinách, akými sú napríklad pečeňovka Blasia, vodná papraď Azolla, nahosemenné rastliny Cykas a Gunera, sinice sa vyskytujú v medzibunkových priestoroch alebo v povrchových priehlbinách. Sinice žijú symbioticky aj s niektorými vodnými živočíchmi, napr. s prvokmi, hubkami, ježovkami a mäkkýšmi.

Teraz trochu systematiky

Oddelenie Cyanophyta má jednu triedu Cyanophyceae s dvoma radmi. Zo sladkých vôd pôdy a s aerických stanovíšť sa opísalo viac ako tisíc druhov ktoré sa začleňujú asi do 250 rodov.
1.rad Chroococcales / kokálne sinice/
Do tohto radu patria jednobunkové / Cyanothecce aeuruginosa, Synechococcus leopoliensis/ , alebo kolóniové sinice / Merismopedia elegans, Gomphosphaeria pussilla, Microcistis aeruginosa, Gloeocapsa sanguinea, Chrococcus turgidis/ rozmnožujúce sa delením buniek na 2 časti a nanocytmi / Chamaesiphon cilindricus, Cyanocystis versicolor

Chroococcales kolóniové sinice
1 Gloeocapsa sanguinea, 2 Chroococcus turgidis, 3 Microcystis aeruginosa, 4 Pleurocapsa fluviatilis

2.rad :Oscillatoriales/vláknité sinice/
Bunky sú v jednoradových/Nodularia harveyana, Nostoc communae, Oscillatoria limosa/alebo rozkonárených/Scytonema cincinnatum, Petalonema alatum/,niekedy viacradových vláknach/Stigonema minutum/.



Oscillatoriales
1 Cylindrospermum muscicola, 2 Anabaena circinalis, 3 Aphanizomenon flos-aquae, 4 Oscillatoria limosa, 5 Oscillatoria princeps, 6 Nodularia harveyana, 7 Nostoc communae, časť kolónie, 8 Scytonema cincinnatum, 9 Petalonema alatum, 10 Hapalosiphon fontinalis, 11 Phormidium autumnale, 12 Stigonema minutum, 13 Tolypothrix tenuis

Dnešný význam siníc

Ako bolo povedané, sinice ovplyvňujú život na Zemi aj dnes. A majú rozsiahle využitie. Napríklad slúžia ako modelové organizmy nielen v laboratóriách na výskum prokaryotov, ale taktiež aj v biomedicínskom a farmaceutickom výskume. Používajú sa na získavanie karotenoidov a iných farbív. Sinice obsahujú rôzne dôležité, pre ľudstvo veľmi významné látky, ktoré sú schopné inhibovať replikáciu HIV vírusu, taktiež inhibovať vírus Herpes simplex a slúžia aj ako chemoprevencia pred rakovinou. Hlavne pre ženy je významná látka scytonemin, ktorý poskytuje aktívnu UV-ochranu a využíva sa hlavne v kozmetike. Sinice sa využívajú aj na detoxikáciu kontaminovanej pôdy a vody. A nielen to. Niektoré druhy siníc môžu slúžiť aj ako potrava. Ich kulinársky význam poznali už starí Aztékovia, ktorí za pomoci sitiek zbierali sinice /Spirulina sp./ z povrchu okolitých jazier. V súčasnosti sa zberom a konzumáciou siníc živia členovia afrického kmeňa Kanembu pri jazere Čad. Sinice však môžu byť aj veľmi nebezpečné. Niektoré sinice obsahujú aj vysoko toxické látky ako napríklad mikrocystín /rod Microcystis/ a nodularín /rody Nodularia a Planktothrix/. Kvôli medzinárodnému obchodu s morskými produktmi je človek vystavovaný týmto toxínom, ktoré sa do ľudského tela dostávajú konzumáciou rôznych morských „príšerok“. Na základe symptómov rozlišujeme 5 typov otráv: 1.ASP otravy- gastroentritída, dýchacie ťažkosti až kóma.
2.CFP otravy- poruchy termoregulácie, kardiovaskulárne poruchy.
3.DSP otravy- gastroentritída, dávenie.
4.NSP otravy- nervové poškodenia dokonca vodným aerosolom.
5.PSP otravy- neurologické prejavy až zástava dýchania.
V poslednej dobe sinice spôsobili veľa kalamít na vodných nádržiach a kúpaliskách. Hlavne cez leto stále o nich počúvame v rôznych médiách. Je to naozaj problém a preto som sa mu rozhodol venovať celú kapitolu.

Sinice a kúpanie v prírode

Ako som už spomenul, sinice obsahujú toxíny, ktoré spôsobujú aj alergie. U kúpajúceho sa človeka, podľa toho, ako je citlivý a ako dlho je vo vode, sa môžu objaviť vyrážky, červené oči a nádcha. Podľa toho, koľko a akých toxínov sa do ľudského organizmu dostane, sa líšia aj prejavy: od ľahkej otravy /črevné a žalúdočné problémy, cez bolesť hlavy/, až po vážne zdravotné potiaže. Nie je síce známe, že by na otravu sinicami pri kúpaní niekto zomrel, ale vyskytli sa prípady úhynu zvierat, ktoré pili vodu so sinicami, a dokonca prípady úmrtia ľudí po pravidelnom pití vody vyrobenej zo zdroja s masovým rozvojom siníc. Ľudia pri kúpaní často nechtiac vypijú trochu vody a v nej prítomné sinice a ich toxíny. Riziko sa zvyšuje u detí, ktoré sa napijú tejto vody spravidla viac a ich telesná hmotnosť je menšia. Pokiaľ sinice netvoria vodný kvet, nie je pravdepodobné, že po jednom okúpaní vznikne vážna choroba. U alergikov sa však môžu vyskytnúť citlivé reakcie, predovšetkým kožné problémy, zápaly a alergické reakcie očí a spojiviek. Keď sa však vo vode objaví vodný kvet a dôjde k jeho náhodnému prehltnutiu, môže nasledovať i vážne poškodenie zdravia. Niekoľko dobrých rád:
1. Najväčšie nahromadenie siníc a ich toxínov vzniká práve vo vodnom kvete. Kúpanie vo vode obsahujúcej vodný kvet sa nedoporučuje.
2. Keď vás bude zaujímať, či sa vo vašej vodnej nádrži sleduje kvalita vody, obráťte sa na príslušnú okresnú správu. Telefónne číslo a adresu nájdete v každom telefónnom zozname.
3. O zvýšení výskytu siníc vo vodných nádržiach vo voľnej prírode by mala byť verejnosť informovaná. No dosť sa to zanedbáva.
4. Keď voda obsahuje sinice, nekúpte sa! Keď sa už však rozhodnete pre kúpanie v takejto vode, doporučujem sa po okúpaní osprchovať čistou vodou a odstrániť tak z pokožky riasy a sinice. Pobyt vo vode by nemal byť dlhší ako 10 minút. Táto doba môže byť u rôznych ľudí odlišná, ale môžeme ju ľahko rozpoznať podľa „čiaročiek“ na pokožke prstov.


Čo spôsobuje premnoženie siníc?

Hlavnou príčinou premnoženia siníc vo vodných nádržiach je zvýšený obsah minerálnych živín rozpustených vo vode. V prípade siníc ide hlavne o fosfor vo forme fosfátov. V nemalej miere sú fosfáty prítomné v pracích práškoch, z ktorých sa pri praní dostávajú do odpadových vôd. Fosfor sa dá čiastočne odstrániť v čističke odpadových vôd, ale iba v čističkách s terciálnym čistením. Väčšina čistiarní však tento stupeň čistenia nemá a preto sa fosfor často dostáva až do prírodných vôd, kde výrazne prispieva k rozvoju toxických siníc. Na pracie prášky pripadá až polovica celkového znečistenia fosforom. V súčasnosti je už na trhu dosť pracích práškov, ktoré fosfáty neobsahujú. Fosfáty sú v nich nahradené zeolitmi, čo sú látky podobné ílom, ktoré sú pre životné prostredie takmer neškodné. Avšak na slovenskom trhu sa stále vyskytujú pracie prášky s vysokým obsahom fosfátov, ktoré sú najväčším zdrojom fosforu v povrchových vodách. K zlepšeniu tejto situácie musí prispieť každý kto pracie prášky kupuje tým, že pri svojom nákupe si bude vyberať prášky bez obsahu fosfátov. Z hľadiska životného prostredia sú najvhodnejšie takzvané kompaktné pracie prášky, ktoré sú bez fosfátov a taktiež neobsahujú soli, ktoré pre pranie nemajú žiaden význam a zbytočne zasoľujú povrchové vody - do práškov sa pridávajú len preto, aby ostali sypké. Obsah fosfátov v pracích práškoch na našom trhu si môžete zistiť v tabuľkách v prílohe.

Slovo na záver

Prostredníctvom tejto práce som vás chcel oboznámiť s problematikou siníc, ktorá je v tejto dobe veľmi aktuálna. Keď si uvedomíme význam a taktiež nebezpečnosť siníc, budeme sa s týmto problémom môcť vyrovnať a spoločne nájsť konštruktívne riešenie. Dúfam, že vás táto práca, tak ako aj mňa, veľmi obohatila.

Použitá literatúra

1. www.thalobionta.szm.sk
2. www.sinice.cz

---

Komentáre k článku môžete písať do Knihy návštev.