Ľadové a snehové riasy – definícia, funkcia a význam v polárnych ekosystémoch
Objavte, ako ľadové a snehové riasy chránia fotosyntézu, farbia ľad a podporujú potravné reťazce v polárnych ekosystémoch — kľúčový zdroj potravy pre kril a biodiverzitu.
Ľadové a snehové riasy sú riasy a sinice, ktoré rastú na dlho trvajúcich snehových a ľadových poliach, ako sú ľadovce. Ak je medzi kryštálmi snehu a ľadu k dispozícii tekutá voda, môžu v letných mesiacoch sfarbiť povrch na zeleno, žlto alebo červeno. Červený pigment niektorých druhov slúži ako vnútrobunková ochrana pred nadmerným viditeľným svetlom a ultrafialovým slnečným žiarením, ktoré inak môže spôsobiť fotoinhibíciu fotosyntézy alebo mutácie. Bez tejto pigmentovej ochrany by riasy na povrchu trpeli zlomami chromozómov a mutáciami DNA. Mnohé z týchto organizmov počas zimy prechádzajú do odolných štádií (cýst alebo spór) a opäť sa aktivujú, keď sa roztopí sneh a objaví sa tekutá voda.
Galéria obrázkov
6 Obrázky
Adaptácie a pigmenty
Typickými adaptáciami snehových a ľadových rias sú prítomnosť pigmentov (karotenoidy, ako napríklad astaxantín), hrubšie bunkové steny a schopnosť tvoriť odolné spóry. Pigmenty absorbujú škodlivé UV žiarenie a prebytočné viditeľné svetlo, čím chránia fotosyntetický aparát. Farebné zafarbenie (zelené, žlté, červené až hnedé) je dôsledkom rôznych kombinácií chlorofylu, karotenoidov a iných sekundárnych pigmentov. Takéto pigmenty zároveň menia energetické pomery na povrchu snehu – tmavší povrch pohlcuje viac slnečnej energie.
Výskyt na morskom a kontinentálnom ľade
Na morskom ľade sa vyskytujú aj spoločenstvá ľadových rias. Tieto riasy (najmä diatómy) sú dôležité v polárnych ekosystémoch (najmä v Antarktíde), pretože poskytujú potravu pre kril. Kril zoškrabáva riasy zo spodnej strany ľadu, ktorý je vďaka riasam sfarbený do hneda. Riasy sa môžu nachádzať medzi kryštálmi ľadu alebo na nich pripevnené, vo vode alebo v kanáloch slanej vody medzi kryštálmi ľadu. V morských podmienkach sú dôležité predovšetkým diatómy a sinice, ktoré tvoria základ potravinového reťazca pod ľadom.
Ekologická funkcia a význam
- Primárna produkcia: Ľadové a snehové riasy fotosyntetizujú a tak dodávajú organickú hmotu a energiu ekosystémom, kde iná fotoautotrófna produkcia často chýba.
- Potrava pre vyššie trofické úrovne: Ako už spomenuté, sú dôležitou potravou pre kril a ďalší mikrobentos na spodnej strane ľadu; to má kaskádový efekt pre ryby, vtáky a cicavce.
- Cykly živín: Komunity rias prispievajú k lokalizovanému obehnutiu živín (uhlík, dusík, fosfor), stimulujú mikrobiálnu aktivitu a ovplyvňujú rozklad organickej hmoty pri topení.
- Vplyv na albedo a topenie: Tmavé zafarbenie snehu a ľadu znižuje jeho albedo (odrazivosť), čo vedie k vyššiemu pohlcovaniu slnečnej energie a zrýchleniu tavenia. Tento pozitívny spätnoväzobný mechanizmus môže lokálne urýchliť úbytok snehu a ľadu.
Sezónnosť a komunitné interakcie
Rasty sa aktivujú hlavne v letných mesiacoch, keď sa objaví tekutá voda a dostatok svetla. Komunity sú často zložené z viacerých taxónov – siníc, zelených rias a diatóm – ktoré spolu tvoria mikrobiálne spoločenstvá. V kryštalických kanáloch, na spodných plochách ľadu alebo v kryogénnych „cryoconite“ jamkách môžu vzniknúť bohaté mikrobiálne agregáty, ktoré zasa ovplyvňujú lokálne podmienky (teplota, koncentrácia živín).
Vplyv klimatických zmien a význam pre výskum
Zmeny teploty, dĺžka obdobia roztopu a prísun živín (napr. z atmosférického prachu alebo tokov) menia distribúciu a produktivitu ľadových a snehových rias. Zvýšené roztápanie môže viesť k väčšiemu výskytu týchto rias, čo zintenzívňuje topenie v dôsledku zníženého albeda. Preto sú riasy dôležitým indikátorom ekologických zmien v polárnych oblastiach a v horských oblastiach s trvalým snehom.
Metódy štúdia
Vedci používajú kombináciu terénnych vzoriek, mikroskopie, molekulárnych metód (DNA sekvenovanie), spektrálnej analýzy zafarbenia povrchu a diaľkového prieskumu (letecké/satelitné snímky) na sledovanie rozšírenia, druhovej skladby a vplyvu rias. Monitorovanie týchto spoločenstiev pomáha lepšie porozumieť ich úlohe v kolobehu uhlíka a v lokálnych energetických bilanciách.
Záver: Ľadové a snehové riasy sú malými, no ekologicky významnými organizmami polárnych a horských ekosystémov. Ich adaptácie (pigmentácia, odolné štádiá), úloha v potravinových sieťach a vplyv na energetickú bilanciu snehu a ľadu robia z ich štúdia dôležitú súčasť pochopenia dopadov klimatických zmien v chladnom pásme planéty.
Chlamydomonas nivalis
Chlamydomonas nivalis je zelená mikroriasa, ktorá okrem iných príbuzných druhov spôsobuje melónový sneh.
Melónový sneh je sneh červenkastej alebo ružovej farby, ktorý môže mať vôňu podobnú čerstvému melónu. Tento typ snehu je bežný počas leta vo vysokohorských a pobrežných polárnych oblastiach, ako je Sierra Nevada v Kalifornii. Tu, v nadmorskej výške 10 000 až 12 000 stôp (3 000 - 3 600 m), je teplota počas celého roka nízka, a tak sa sneh udržiava zo zimných búrok. Keď niekto stúpi na sneh s riasami, stopy vyzerajú červeno.
Chlamydomonas nivalis je zelená riasa, ktorá za svoju červenú farbu vďačí jasne červenému karotenoidnému pigmentu (astaxantínu). Ten chráni chloroplast a bunkové jadro pred silným viditeľným a ultrafialovým žiarením. Zelené a červené pigmenty absorbujú svetlo a teplo, vďaka čomu riasa získava tekutú vodu, keď sa okolo nej topí sneh. Kvitnúce riasy môžu siahať do hĺbky 25 cm. Keďže každá bunka má priemer 20 až 30 mikrometrov, čajová lyžička roztopeného snehu obsahuje milión alebo viac buniek. Riasy sa hromadia v "slnečných pohároch", čo sú plytké priehlbiny v snehu. Karotenoidný pigment absorbuje teplo, ktoré prehlbuje slnečné poháre a spôsobuje rýchlejšie topenie ľadovcov a snehových plies.
V zimných mesiacoch, keď ich pokryje biely sneh, riasy spia. Na jar živiny, zvýšená hladina svetla a topiaca sa voda stimulujú klíčenie. Po vyklíčení uvoľnia odpočívajúce bunky menšie zelené bičíkové bunky, ktoré sa pohybujú smerom k povrchu snehu. Keď sa bičíkovce priblížia k povrchu, môžu stratiť svoje bičíky a vytvoriť hrubostenné pokojové bunky alebo môžu fungovať ako gaméty, ktoré sa spájajú v pároch a vytvárajú zygoty.
Niektoré špecializované druhy sa živia C. nivalis, vrátane prvokov, ako sú ciliáty, rotify, nematódy, ľadové červy a jarabice.
História
Prvé správy o melónovom snehu sa nachádzajú v Aristotelových spisoch. Melónový sneh už tisíce rokov mätie horolezcov, bádateľov a prírodovedcov.
V máji 1818 vyplávali z Anglicka štyri lode, aby hľadali Severozápadný priechod a zmapovali arktické pobrežie Severnej Ameriky. Zlé počasie ich nakoniec prinútilo obrátiť lode späť, ale expedícia významne prispela k rozvoju vedy. Kapitán John Ross si všimol karmínový sneh, ktorý sa ako potoky krvi lial po bielych útesoch, keď obchádzali mys York na severozápadnom pobreží Grónska. Výsadok sa zastavil a priviezol vzorky do Anglicka. Denník Times o tomto objave napísal 4. decembra 1818:
| “ | Kapitán Sir John Ross priviezol z Baffinovho zálivu množstvo červeného snehu, alebo skôr snehovej vody, ktorá bola v tejto krajine podrobená chymickej analýze s cieľom zistiť povahu jej farbiva. Naša dôverčivosť je pri tejto príležitosti vystavená extrémnej skúške, ale nemôžeme sa dozvedieť, že by bol dôvod pochybovať o uvedenej skutočnosti. Sir John Ross nevidel padať červený sneh, ale videl ním pokryté veľké plochy. Farba snehových polí nebola jednotná, ale naopak, boli na nich viac alebo menej červené škvrny alebo pruhy s rôznym odtieňom. Tekutina alebo rozpustený sneh má takú tmavočervenú farbu, že pripomína červené portské víno. Uvádza sa, že v kvapaline sa usadzuje usadenina, pričom nie je zodpovedaná otázka, či je táto usadenina živočíšnej alebo rastlinnej povahy. Predpokladá sa, že farba pochádza z pôdy, na ktorú sneh padá: v tomto prípade nemožno na ľade vidieť červený sneh. | ” |
Keď Ross v roku 1818 uverejnil svoj príbeh o plavbe, bola k nemu pripojená príloha s rastlinami od Roberta Browna. Brown v nej prirovnal červený sneh k riase.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo sú to ľadové a snehové riasy?
Odpoveď: Ľadové a snehové riasy sú druhy rias a siníc, ktoré rastú na dlhotrvajúcich snehových a ľadových poliach, ako sú ľadovce.
Otázka: Čo spôsobuje sfarbenie ľadu a snehu počas letných mesiacov?
Odpoveď: Ak je medzi kryštálikmi snehu a ľadu dostupná tekutá voda, ľad a sneh sa môže počas letných mesiacov sfarbiť na zeleno, žlto alebo červeno v dôsledku rastu ľadových a snehových rias.
Otázka: Na čo slúži červený pigment v niektorých ľadových a snehových riasach?
Odpoveď: Červený pigment v niektorých ľadových a snehových riasach chráni pred nadmerným vizuálnym svetlom a ultrafialovým slnečným žiarením, ktoré môže spôsobiť fotoinhibíciu fotosyntézy alebo mutácie. Bez neho by riasy na povrchu trpeli poruchami chromozómov a mutáciami DNA.
Otázka: Kde sa okrem ľadovcov nachádzajú aj spoločenstvá ľadových rias?
Odpoveď: Spoločenstvá ľadových rias sa vyskytujú aj na morskom ľade.
Otázka: Prečo sú spoločenstvá ľadových rias dôležité v polárnych ekosystémoch?
Odpoveď: Spoločenstvá ľadových rias (najmä diatómy) sú dôležité v polárnych ekosystémoch (najmä v Antarktíde), pretože poskytujú potravu pre kril.
Otázka: Ako získava kril potravu zo spoločenstiev ľadových rias na morskom ľade?
Odpoveď: Kril zoškrabáva riasy zo spodnej strany ľadu, ktorá je od rias sfarbená do hneda.
Otázka: Kde možno nájsť ľadové riasy vo vzťahu k ľadovým kryštálom?
Odpoveď: Ľadové riasy sa môžu nachádzať medzi ľadovými kryštálmi alebo na nich pripevnené, vo vode alebo v kanáloch slanej vody medzi ľadovými kryštálmi.
Súvisiace články
Autor
AlegsaOnline.com Ľadové a snehové riasy – definícia, funkcia a význam v polárnych ekosystémoch Leandro Alegsa
URL: https://sk.alegsaonline.com/art/46414
Zdroje
- pubmedcentral.nih.gov : "Surface gas-exchange processes of snow algae"
- doi.org : 10.1073/pnas.0235560100
- ncbi.nlm.nih.gov : 141035
- pubmed.ncbi.nlm.nih.gov : 12518048
- en.wikisource.org : List of Plants collected by the Officers, &c., in Captain Ross's voyage, on the coasts of Baffin's Bay
- commons.wikimedia.org : Ice algae