Geoalgologija

Deo algologije koji razmatra alge kao deo biosfere i stoga ih prvenstveno istražuje na njihovim prirodnim staništima naziva se geoalgologija. Pored toga, ovaj deo algologije istražuje i rasprostranjenje algi na Zemlji. Kao što se u fikologiji razlikuju dve grane i geoalgologija se može podeliti na tri dela: ekološku geoalgologiju, florističku geoalgologiju i istorijsku geoalgologiju.

RASPROSTRANJENJE ALGI

Što se tiče geografskog aspekta proučavanja algi, a posebno slatkovodnih, pogrešno je mišljenje da su one ubikvisti. Ovo tvrđenje se ponajviše odnosi na jednoćelijske slatkovodne alge. Ovo gledište nije sporno ukoliko se naglasi da su pojedini taksoni ubikvisti, pošto su dobro poznati primeri mnogih vrsta roda Scenedesmus koje imaju široko rasprostranjenje u slatkim vodama. U morskim ekosistemima širok areal imaju predstavnici reda Ulvales. Međutim, proučavanja rasprostranjenja algi nedvosmisleno su pokazala da osim ekoloških faktora, koji definišu životni okvir jednog biotopa, na njihovo globalno rasprostranjenje utiču i opšti klimatski uslovi. Uticaj klimatskih uslova se manifestuje u pojavi pravilnog geografskog zoniranja algi. Kod morskih algi je geografsko zoniranje izraženije i potpunije proučeno. Takođe je ovakvo zoniranje uočeno i kod slatkovodnih algi, ali je ono manje i nepravilnije izraženo. To znači da se na osnovu poznavanja slatkovodnih algi oni mogu i geografski okarakterisati. U vezi sa geografijom algi otvorena su još uvek mnoga pitanja kao što su, na primer, nepotpuno poznavanje areala vrsta, njihovih ekoloških osobenosti, nedovoljno poznavanje intraspecijskih variranja i druga. Proučavanja regionalnih flora daju značajan doprinos u davanju odgovora na ova pitanja.

EKOLOŠKI ODNOSI ALGI

Alge u prirodi često žive zajedno sa drugim organizmima - biljkama, životinjama i gljivama. Međusobni odnosi algi i drugih organizama sa kojima se one udružuju različito su složeni. Mnoge alge samo naseljavaju površinu drugih organizama, dok su druge alge ostvarile veoma složene međusobne odnose tokom evolucije. U odnosu na način udruživanja i složenost odnosa koje ostvaruju sa jedinkama drugih vrsta, alge se dele na četiri grupe: epibionte, endofite, parazite i simbionte.

Epibionti: Epibiontske alge su one koje samo naseljavaju površinu drugih, krupnijih organizama. Između algi i organizama na kojima se one nalaze ne postoji razmena materija (ili u sasvim malom stepenu), pa su one u pogledu ishrane u potpunosti autonomne. Epibionti ne nanose direktno štetu organizmu na kome se nalaze, ali ukoliko se prenamnože mogu posredno da utiču na životnu aktivnost tih organizama, a sasvim retko dovode do njihovog uginuća. Među algama, najveći broj epibionata je iz razdela Cyanoprocaryota i Bacillariophyta. Prema tome da li naseljavaju fotoautotrofne organizme ili životinje epibionte delimo u dve podgrupe: epifitne i epizoične alge.

Endofite: Alge koje delimično ili potpuno prodiru u biljne organizme nazivaju se zajedničkim imenom endofitne. Endofitne alge su nezavisne u pogledu ishrane, a žive u sluzi, intercelularima ili ćelijskim zidovima drugih organizama. Detaljnija istraživanja su pokazala da čak i kod nekih endofita dolazi do prenošenja izvesnih supstanciod domaćina ka endofiti, a ređe od endofitske alge ka domaćinu. Intenzitet razmene hranljivih materija je različit od slučaja do slučaja. Takođe je uočeno da su pojedini organizmi često domaćini epifita, dok su drugi to izuzetno retko ili nikada nisu.

Paraziti: Parazitske alge slično endofitama prodiru u druge organizme, ali za razliku od njih parazitski predstavnici algi u potpunosti ili delimično zavise u ishrani od svog domaćina. Najčešće posle dužeg ili kraćeg perioda domaćin, iscrpljen delovanjem parazitske alge, umire. Među algama se nalazi relativno mali broj parazita i zna se da je parazitizam sekundarna pojava kod algi. Pojedine vrste algi parazitiraju na biljkama, dok pojedinim makroskopske alge predstavljaju domaćina. Interesantno je istaći slučaj crvenih algi iz roda Actinococcus za koje je ustanovljeno da njihov sporofit parazitira na sopstvenom gametofitu.

Simbionti: Simbiotske alge su one koje zajedno sa drugim organizmima stupaju u međusobnu vezu i sa njima vrše razmenu supstanci. Organizmi sa kojima ove alge stupaju u međusobne odnose su obično heterotrofni organizmi, i to najčešće iz grupa gljiva i životinja. U literaturi se često sreću dva shvatanja o pojmu simbioze, odnosno njene definicije. Pod simbiozom u užem smislu se podrazumeva zajednički život organizama dve vrste između kojih postoji podela funkcija. Pod pojmom simbiotizma u širem smislu podrazumevaju se svi oblici zajedničkog života, od epifizma do parazitizma.

EKOLOŠKE GRUPE ALGI

Na osnovu svojih osobina i karakteristika biotopa koji naseljavaju, alge se svrstavaju u nekoliko ekoloških grupa. U odnosu na deo vodenog basena koji naseljavaju alge se dele na planktonske i bentosne. Osim ove dve ekološke grupe algi, koje uvek nastanjuju vodenu sredinu, postoji još nekoliko ekoloških grupa: edafofite, aerofite, termofite, kriofite, halofite i neustonske alge.

Bentosne alge: Ova ekološka grupa algi je dobila naziv od grčke reči bentos što znači dubina. Bentosne alge su one alge koje svoj životni ciklus provode na dnu vodenog basena. One su najčešće sesilne, tj. pričvršćene su za podlogu. Međutim, postoje i bentosne alge koje nisu pričvršćene za podlogu i takve alge se nazivaju slobodnoživeće. Slobodnoživeće alge mogu biti pokretne i nepokretne.

Pelagijalne alge: Pelagijal predstavlja slobodnu vodenu masu u jezerima, morima i okeanima koju naseljava ekološka grupa organizama poznata kao pelagijalni organizmi. U okviru ove ekološke grupe razlikujemo planktonske i nektonske organizme. Takođe, na osnovu staništa koje naseljavaju pelagijalne alge možemo podeliti na morske i slatkovodne. Nekton predstavlja celokupnost vodenih organizama sposobnih za samostalno aktivno kretanje kroz vodu. Plankton predstavlja celokupnost vodenih organizama koji više ili manje pasivno lebde u vodi nošeni vodenim strujama, bez ili skoro bez struktura za aktivno kretanje kroz vodu.

Neustonske alge: Neuston je životna zajednica organizama koja se nalazi na površini vodene opne ili su u tankom površinskom sloju vode, držeći se opet površinske opne, ali sa njene donje strane. Naziv ove ekološke grupe potiče od grčke reči nein koja znači plivati. U okviru kategorije neustonskih algi možemo da razlikujemo dve grupe: epineustonske i hiponeustonske alge. Naime, vrste koje se nalaze sa gornje strane površinske opne se nazivaju epineustonske alge, dok one koje se nalaze sa donje strane površinske opne nazivaju se hiponeustonske alge.

Aerofitne alge: Aerofitne alge su interesantna i značajna ekološka grupa organizama, jer su uspele da se, kao tipično vodeni organizmi, prilagode životu izvan vode. Međutim, staništa koja one naseljavaju, ipak moraju biti vlažna, u većoj ili manjoj meri. Jedan od veoma važnih preduslova za opstanak algi u kopnenim uslovima je određena vlažnost staništa, bilo stalno ili samo u pojedinim fazama životnog ciklusa.

Troglobiontske alge: U okviru kategorije aerofitnih algi možemo razlikovati alge koje žive u pećinama i čine posebnu i veoma interesantnu ekološku grupu koju možemo označiti kao pećinske alge ili troglobiontne alge. Međutim, zbog velike razlike u karakteristikama pećina i ostalih staništa u kojima su alge okružene vazduhom, alge koje naseljavaju pećine posmatraju se kao zasebna ekološka grupa. Pećine se karakterišu povoljnim i manje ili više ujednačenim termičkim i higričkim režimom, dok se svetlosni intenzitet javlja kao faktor u minimumu. Za razliku od njih ostala staništa u kojima su alge okružene vazduhom, karakterišu se veoma kolebljivim termičkim i higričkim režimom, a svetlosni intenzitet je često faktor u maksimumu.

Zemljišne alge: Alge koje žive na površini zemljišta ili u zemljištu predstavljaju posebnu ekološku grupu koju čine algocenoze pod nazivom edafofitne alge ili zemljišne alge. Komparativnim morfološkim analizama je konstatovano da su sve zemljišne alge mikroskopskih dimenzija te se mogu videti samo pod mikroskopom. Pri poviljnim uslovima ove alge se masovno razvijaju tako da su na zemljištu lako uočljive, jer ono ozeleni. Poznato je oko 2000 vrsta algi koje se grupišu u ovu kategoriju.

Termofilne alge: Termalne alge su one koje naseljavaju veoma toplu vodu gotovo vrelih izvora u kojima ne može da preživi većina drugih algi zbog izuzetno visokih temperatura. Pojedini predstavnici modrozelenih prokariota predstavljaju tipične oblike termalnih organizama. Njihovo preživljavanje u vrelim vodama ponajviše je moguće zbog odsustva jasno definisanog jedarnog aparata. Takođe, na ovu njihovu karakteristiku utiče i prisustvo nekih termostabilnih proteina od kojih je izgrađene njihove ćelije. Pored vrsta ovog razdela, među termofilnim algama se nalaze i predstavnici razdela Bacillariophyta, Chlorophyta, Chrysophyta, Dinophyta i Charophyta. Najveći broj tipičnih termobiontskih algi se nalazi u okviru razdela modrozelenih prokariota, dok su vrste drugih razdela u najvećem broju slučajeva termotolerantne alge.

Kriofilne alge: Na površini snega i leda razvija se specifična zajednica algi koju čine kriofilne alge. Jedna od najizraženijih odlika algi ovog ekološkog tipa je ta da imaju izuzetno kratak vegetacioni period za vreme koga se intenzivno razmnožavaju i vrlo brzo prekrivaju znatna prostranstva. Pošto mnogi predstavnici ovih algi sadrže pigment crvene boje nazvan hematohrom sneg na kome se razvijaju postaje crven. Međutim, zavisno od algi koje se na snegu i ledu razvijaju on može da bude zelen, žut, plav, smeđ ili čak crn. Među kriofitnim algama nalaze se one iz razdela Chlorophyta, Cyanoprocaryota, Bacillariophyta i jedna vrsta koja pripada razdelu Rhodophyta. Do sada je poznato oko 100 vrsta algi ovog ekološkog tipa. Pojava masovnog razvića algi na snegu koje dovode do promene njegove boje naziva se "cvetanje snega". Slična pojava javlja se i na površini leda u polarnim (arktičkim i antartičkim) predelima. "Cvetanje leda" izazivaju najčešće predstavnici razdela Bacillariophyta od kojih je do sada identifikovno oko 80 vrsta. Izuzetno niske temperature ovakvih staništa kriofilne alge preživljavaju u stadijumu trajnih spora.

Halofitne alge: Sa ekološkog aspekta posebno su interesantne alge koje žive u vodama sa visokom koncentracijom soli. U nekim jezerima sa takvom vodom koncentracija mineralnih soli je izuzetno velika. Tako, na primer, u jednom litru vode sa takvih staništa bude i do 285 g natrijum-hlorida, dok natrijum-sulfata čak i do 374 g. Čak i u ovako ekstremnim biotopima žive alge, doduše retko.

TOKSIKOLOGIJA ALGI

U prirodi se odvija veliki broj procesa koji imaju veze sa toksikologijom, odnosno zagađenjem. Mnoga zagađenja, kao i prečišćavanje prirodnih voda u velikoj meri vrše alge. Čovek je u dvadesetom veku razradio metode veštačkog čišćenja otpadnih voda, a kao glavni "filter" služe upravo alge. Krajem prošlog veka je ustanovljena nova oblast algologije – toksikologija algi koja ispituje i toksine koje proizvode neki predstavnici ove grupe organizama.

Eutrofizacija voda: Cvetanje vode je pojava koja se javlja usled eutrofizacije vode. Prilikom antropogenog zagađenja vodenih basena dolazi do prenamnožavanja algi što ima negativne posledice po vodeni ekosistem. Do eutrofizacije dolazi tako što razne štetne materije sa agroekosistema koje dospevaju posredstvom kiše ili posredstvom otpadnih voda iz naselja, fabrika ili drugih zagađivača. Po ulasku u vodene ekosisteme počinje razgradnja ovih materija. Razgradnja se odvija pod uticajem fizičkih (sedimentacija), hemijskih (oksidacija, redukcija) i bioloških procesa. Na početku procesa razlaganja složenih organskih i neorganskih jedinjenja osnovnu ulogu imaju bakterije, mada u njemu učestvuju i drugi organizmi. Delatnošću živog sveta u vodenim sredinama organske materije se razlažu sve do prelaska u neorganska jedinjenja kao što su ugljen-dioksid, amonijak, nitratna kiselina i druga. Ova jedinjenja za svoje životne procese koriste alge, dok je za većinu drugih organizama povećano prisustvo ovih jedinjenja ograničavajući faktor za njihovo bujanje. Prilikom toga, dolazi do naglog prenamnožavanja algi koje isplivaju na površinu vode. Ova pojava se naziva "cvetanje vode", a alge na površini vode nazivaju se "vodeni cvet". Sa povećanjem broja algi u vodenom sistemu povećava se i broj uginulih algi, koje razlažu saprofiti koji koriste (troše) kiseonik iz vode. Prilikom ovog procesa se koncentracija kiseonika u vodi toliko smanji da mnogi organizmi kojima je neophodan kiseonik za disanje uginu. Ponekad se dešava da se koncentracija kiseonika spusti na tako nizak nivo da kažemo da ga i nema, a takvu vodu nazivamo anaerobna. U anaerobnoj sredini ne dolazi do potpune razgradnje uginulih tela algi, pa se stvaraju produkti razgradnje koji vodi daju loš ukus, neprijatan miris (obično se takva voda oseti na ribu), pa kažemo da je takva voda lošeg kvaliteta jer se ne može koristiti ni za pojenje stoke. Pored kvaliteta vode, menja se i sastav vrsta koji u njoj žive. Tako se vrste koje su prilagođene za život u čistoj vodi zamenjuju sa onim vrstama koje su prilagođene životu u zagađenim vodama. Eutrofizacija i cvetanje vode se najčešće odvijaju u prolećnom i letnjem periodu, zbog povećane osvetljenosti takvih biotopa.

Toksične alge: Otrovne supstance (toksini) biljaka, životinja i bakterija proučavane su od davnina i koriste se u određenim dozama u humanoj i veterinarskoj medicini. Slabije su proučene otrovne materije gljiva, a što se algi tiče proučavanje njihovih toksina je počelo intenzivnije 80-ih godina dvadesetog veka. Njihove otrovne supstance, kao i toksini biljaka, bakterija, životinja i gljiva, u određenim dozama (količinama) mogu se upotrebiti i u korisne svrhe, ali to je još uvek slabo istraženo područje. Ovakvo stanje fikotoksikologije je razumljivo ako se ima u vidu da su alge uglavnom mikroskopskih veličina, da žive u vodi te tako nemaju puno direktnog dodira sa čovekom. Algama se najčešće truju životinje, a čovek samo ako kao hranu koristi zatrovane ribe ili mekušce. Do skoro se smatralo da među algama nema toksičnih vrsta, ali novija istraživanja nedvosmisleno govore o suprotnom. Alge se u određenim uslovima u nekim sredinama javljaju kao toksični organizmi. Svi do sada poznati toksini algi pripadaju grupi endotoksina. To znači da u spoljašnju sredinu (vodu) dospevaju tek nakon uginuća algi i razaranja njihovih ćelija. U pogledu emijskog sastava toksini su alkaloidi, ciklični polipeptidi ili kompleksnija hemijska jedinjenja. Toksini algi se razlikuju i po fiziološkoj aktivnosti, tj. prema tome kako deluju na druge organizme.

U današnje vreme sve je veći broj zagađenih voda koje su pogodne za masovno razviće nekih mikroskopskih predstavnika algi koji dovode do intoksikacije takve vode. Intoksikaciju slatkovodnih sistema najčešće izazivaju predstavnici razdela Cyanoprocaryota, a u manjoj meri i neki predstavnici razdela Chlorophyta. Intoksikaciju morskih sistema najčešće izazivaju predstavnici razdela Cryptophyta i Dinophyta, a brakčatih voda predstavnici razdela Chrysophyta. Intoksikacija slatke vode često je bila uzrok masovnog uginuća stoke, riba, vodenih ptica i drugih životinja koje takvu vodu koriste za piće ili u njoj žive. Do sada je dosta dobro proučeno delovanje vrste iz razdela zlatnih algi - Prymnesium parvum, koja izaziva pomor riba u ribnjacima, a čiji toksin koji je nazvan primnezin narušava diferencijalnu propustljivost ćelijskih membrana. Među zelenim algama do danas je najbolje proučeno dejstvo toksina predstavnika rodova Coelastrum i Scenedesmus. Najpoznatije i dobro proučene alge prouzrokovači toksikacije morskih vodenih sistema su vrste rodova Gonyaulax i Gymnodinium. One se najčešće masovno javljaju u vodama tropske i subtropske zone, ali ih ima i na pojedinim mestima u vodama umerene zone kao na primer u priobalnom delu Engleske i Kanade. Od toksina tih algi najčešće stradaju morske životinje (ponajviše ribe) i vodene ptice. S obzirom da se mnoge toksične supstance akumuliraju u organizmima životinja, one mogu posredno da izazovu trovanje ljudi, ukoliko ljudi kao hranu koriste zatrovane životinje.