O řasách, kyslíku a moderní biologii

Galina Alekseevna Belyakova, kandidátka biologických věd, docentka katedry mykologie a algologie Biologické fakulty Moskevské státní univerzity pojmenovaná po M.V. Lomonosov, zástupce děkana Biologické fakulty Moskevské státní univerzity pojmenované po M.V. Lomonosov v dalším vzdělávání, přednášel na Sirius o moderním systému mnoha říší organického světa, stejně jako o rozmanitosti a důležité roli organismů, jako jsou řasy, v životě planety.

Galina Alekseevna v rozhovoru hovořila o novém pohledu na základní vědu, „kyslíkové mini-továrny“ a interdisciplinaritu v biologii.

— Galino Alekseevno, jedna z vašich přednášek na Siriusu je věnována řasám. Proč jsou pro naši planetu tak důležité?

— Dnes jsou řasy skupinou, které se ve školní učebnici věnuje doslova pár odstavců. Kluci si ani neumí představit, jak tyto organismy poskytují život naší planetě. Pokud zítra dojde v oceánu k velké katastrofě a jednobuněčné řasy zemřou – a ty poskytují každý druhý nádech kyslíku na Zemi – může to být pro lidstvo fatální. Každý si myslí, že plícemi Země jsou tajga a amazonské lesy. Ale většinu kyslíku produkují nejmenší „kyslíkové továrny“ – řasy. Další druh řas, sinice, jsou schopny vázat dusík a poskytovat jej ve formách, které mohou využít jiné organismy. Dusík je jednou z hlavních složek, které tvoří bílkoviny, bez něj není život.

— Co může ohrozit řasy?

— Řasy žijí převážně ve vodních plochách a organické znečištění může mít škodlivé následky. Některé řasy stejně přežijí, jsou přizpůsobivé. Znečištění ale způsobuje, že mnoho z těchto organismů přechází na nový typ stravy, jako jsou zvířata – v důsledku toho kyslík neprodukují, ale pouze spotřebovávají. Hrozba pochází také od samotných řas: mezi nimi jsou ty, které produkují toxické látky – velmi silné jedy. Každý slyšel o otravě měkkýši, ale příčina otravy není v samotných měkkýších, ale v toxinech, protože měkkýši jsou filtrační podavače a hromadí škodlivé látky, které jsou syntetizovány řasami.

— Ukazuje se, že řasy přinášejí užitek i škodu?

– Nepochybně. Mezi těmito organismy jsou paraziti, kteří vedou k nemocem u lidí a zvířat. Například na Novém Zélandu a v některých evropských zemích je velkým problémem mastitida u krav, kterou způsobuje řasa zvaná prototéka. Jakmile se tato řasa dostane do lidského těla, způsobuje řadu systémových onemocnění – byly zaznamenány dokonce případy meningitidy. Během života řas se také uvolňuje mnoho chemických sloučenin, které poškozují ozonovou vrstvu. A pokud k tomuto přirozenému vlivu přidáme lidský „příspěvek“, můžeme posunout rovnováhu. Řasy přinášejí výhody i škody, ale nejdůležitější je nenarušit přirozenou rovnováhu.

— Jak se lidé naučili používat řasy pro své vlastní účely?

— Nyní mnoho kosmetických společností používá antioxidanty, které uvolňují řasy. Stejný provitamin A se často nevyrábí z mrkve, ale z hub a řas. Řasy navíc dokážou vázat volné radikály a například chránit před ultrafialovým zářením.

— Proč jsou v moderní biologii potřebné mezioborové znalosti?

„Dnes mnoho lidí nechápe biologii.“ Moderní biologie je komplexem oborových věd plus aparátem mezioborových znalostí v matematice, chemii a dokonce i fyzice. V současné době se rozvíjejí takové oblasti jako biofyzika, biochemie, bioinženýrství a tak dále.

— Bylo těžké přizpůsobit přednášky o moderní biologii školákům?

— Biologie je věda, která se nyní velmi rychle rozvíjí. I ve fundamentální biologii bylo v posledních letech mnoho přehodnoceno. Školní osnovy ale moderní vědu příliš nereflektují, a tak se přednášky musely přizpůsobit. Mile nás překvapily dotazy účastníků vzdělávacího sezení, které přesahovaly rámec školního vzdělávacího programu. Na Siriusu jsem poprvé a jsem moc ráda, že je u nás tolik motivovaných dětí a vzniklo takové vzdělávací centrum. Bez ohledu na zvolený směr jsou motivované děti vnímavé ke každému novému poznání. Zde děti získávají nejen vzdělání, ale také zkušenost se společenským působením, stávají se vůdci, což je velmi důležité pro školáky, kteří vykazují mimořádné schopnosti.

Naši čtenáři nám opakovaně kladli otázku: „Který strom produkuje nejvíce kyslíku?“. Dalo by se s jistotou odpovědět: „Je to topol“, ale není to tak jednoduché. Produktivita kyslíku nezávisí pouze a ani tolik na druhu dřeva. Je také nutné vzít v úvahu jeho věk, velikost, místo růstu a sezónní aktivitu. Ale to není vše. Zkusme pochopit detaily a začněme historií problému.

<strong>Priestleyho experimenty</strong>

Před mnoha staletími se vědci začali zajímat o problém zlepšení kvality ovzduší a jeho čištění. Již dlouho je známo, že vzduch se při dýchání „kazí“. V této oblasti působil i anglický kněz, přírodovědec a chemik. Joseph Priestley (1733–1804). Navrhl, že rostliny by mohly zlepšit složení vzduchu. V roce 1771 provedl Priestley jednoduchý, ale velmi informativní experiment. Umístil myš pod zapečetěný skleněný kryt. Po nějaké době se zvíře začalo křečovitě svíjet, doširoka otevírat tlamu a brzy zemřelo.

Priestley došel k závěru, že čistý vzduch pod kapotou došel a vzduch vydechovaný myší se stal nevhodným k dýchání. Ve druhém pokusu umístil mátu rostoucí v květináči pod digestoř s myší. V okolí rostliny myš volně dýchala, hermeticky uzavřená čepicí. Vědec pokračoval ve svých experimentech a měnil podmínky: nasadil čepici s myší a rostlinou na okno, dal ji do tmavé skříně. A došel k naprosto správnému závěru, že rostliny na světle „zlepšují“ vzduch „zkažená“ dýcháním a spalováním. Joseph Priestley se tak stal jedním z objevitelů kyslíku, oxidu uhličitého a fotosyntézy.

<strong>Fotosyntéza</strong>

Při procesu fotosyntézy se voda rozkládá na kyslík, který se uvolňuje do atmosféry, a vodík, který se využívá k redukci oxidu uhličitého, čímž vznikají organické látky. Vědci zjistili, že fotosyntéza produkuje nejen sacharidy, ale také bílkoviny. A oxid uhličitý se do rostliny dostává nejen ze vzduchu průduchy, ale také ve formě oxidu uhličitého je absorbován kořeny z půdy.

Proces uvolňování kyslíku můžete pozorovat pomocí velmi jednoduchého pokusu, který patří k oblíbeným ve školním kurzu biologie. Vodní rostlina Elodea (úlomek výhonku) se umístí do nádoby s vodou. Rostlina se zakryje nálevkou, na jejíž volný konec se umístí zkumavka a umístí se vedle zdroje světla. Po určité době se v buňkách elodea tvoří kyslík a hromadí se v mezibuněčných prostorech. Prostřednictvím řezu stonku se plyn uvolňuje ve formě nepřetržitého proudu bublin a hromadí se ve zkumavce. Dokázat, že jde o kyslík, není těžké. Doutnající třísku stačí spustit do zkumavky. Tento experiment je zajímavý i tím, že dokazuje přímou závislost intenzity uvolňování kyslíku na stupni osvětlení. Posouváním světelného zdroje stále blíže k rostlině můžete pozorovat změnu rychlosti tvorby bublin kyslíku.

U rostlin odolných vůči stínu je nejvyšší fotosyntetická aktivita pozorována v částečném stínu.

<strong><img src=“https://i0.wp.com/givoyles.ru/wp-content/uploads/2016/02/sun-into-smoked-forest-1393605-1280×960-e1455535333491.jpg?resize=1024%2C632&ssl=1″ /></strong>

<strong>Závislost na světle</strong>

Rychlost fotosyntézy je přímo úměrná nárůstu intenzity světla.