Ecology of Cyanobacteria and Algae - MB160P11

• Anglický název: Ecology of Cyanobacteria and Algae
• Český název: Ekologie sinic a řas
• Zajišťuje: Katedra ekologie (31-162)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2024
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Úroveň: specializační
• Poznámka: povolen pro zápis po webu; při zápisu přednost, je-li ve stud. plánu
• Garant: doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D.
• Vyučující: doc. Mgr. Jana Kulichová, Ph.D.; doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D.

Anotace

čeština

Přednáška poskytuje ucelený přehled o ekologii sinic a řas žijících ve sladkovodním, mořském i terestrickém prostředí. Po obecném úvodu je pozornost věnována významným společenstvům (fytoplankton, fytobentos, subaerická a extremofilní společenstva). Probrána je jejich struktura, nároky na podmínky prostředí a biotické interakce, včetně jejich ovlivnění činností člověka. Do přednášky je zahrnuta i problematika fytogeografie, paleoekologie a skryté biodiverzity.
Pokud se nepřihlásí žádný zahraniční student, bude vyučováno v češtině!

Poslední úprava: Nedbalová Linda, doc. RNDr., Ph.D. (13.06.2019)

angličtina

Lecture provides an overview of the ecology of cyanobacteria and algae living in freshwater, marine and terrestrial habitats. After a general introduction, important communities are treated (phytoplankton, phytobenthos, subaerial and extremophile communities). Information about their structure, environmental requirements and biotic interactions, including anthropogenic disturbances, is given. Phytogeography, paleoecology and cryptic biodiversity is also discussed.

Poslední úprava: Nedbalová Linda, doc. RNDr., Ph.D. (13.06.2019)

Literatura

čeština

Reynolds, C. S. 2006: Ecology of phytoplankton. - Cambridge University Press, 552 p. 

Round, F. A., Ecology of algae. 1981: Cambridge University Press, 653 p. 

Hauer, F. R. & Lamberti, G. A. 1996: Stream ecology, 646 p.

Reisser, W. 1992: Algae and Symbioses. Biopress Ltd., 746 pp.

Stevenson, R. J., Bothwell, M. L. & Lowe, R. L. 1996: Algal ecology - Freshwater benthic ecosystems. Academic Press, 752 p.

Wehr, J. D. & Sheath, R. G. 2002: Freshwater Algae of North America: Ecology and Classification. Academic Press, 900 p.

Fogg, G. E. & Thake, B. 1987: Algal Cultures and Phytoplankton Ecology. University of Wisconsin Press, 269 p.

Poslední úprava: Nedbalová Linda, doc. RNDr., Ph.D. (13.06.2019)

angličtina

Reynolds, C. S. 2006: Ecology of phytoplankton. - Cambridge University Press, 552 p. 

Round, F. A., Ecology of algae. 1981: Cambridge University Press, 653 p. 

Hauer, F. R. & Lamberti, G. A. 1996: Stream ecology, 646 p.

Reisser, W. 1992: Algae and Symbioses. Biopress Ltd., 746 pp.

Stevenson, R. J., Bothwell, M. L. & Lowe, R. L. 1996: Algal ecology - Freshwater benthic ecosystems. Academic Press, 752 p.

Wehr, J. D. & Sheath, R. G. 2002: Freshwater Algae of North America: Ecology and Classification. Academic Press, 900 p.

Fogg, G. E. & Thake, B. 1987: Algal Cultures and Phytoplankton Ecology. University of Wisconsin Press, 269 p.

Poslední úprava: Sacherová Veronika, RNDr., Ph.D. (23.10.2019)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Ústní zkouška.

Poslední úprava: Nedbalová Linda, doc. RNDr., Ph.D. (26.10.2011)

angličtina

oral examination

Poslední úprava: Sacherová Veronika, RNDr., Ph.D. (23.10.2019)

Sylabus

čeština

1/ Úvod - přehled diverzity sinic a řas. (LN)

Velikostní spektrum, generační doby, životní formy.

Fyzikální a chemické vlastnosti prostředí.

Lenitické, lotické a terestrické lokality.

Přehled společenstev: fytoplankton, fytobentos, metafyton, fytoedafon, kryofyton.

Význam sinic a řas jako primárních producentů v různých ekosystémech.

2/ Rozšíření mikroskopických řas (JK)

Kosmopolitismus x endemismus u řas. Finlayova teorie latentního kosmopolitismu protist.

Typy geografického rozšíření sladkovodních sinic a řas.

Historicky x ekologicky podmíněné areály.

Šíření sladkovodních sinic a řas - příklady anemochorie, zoochorie, antropogenní šíření.

3/ Ekologický význam genetické diverzity sinic a řas (JK)

Neutrální x funkční genetická diverzita.

Fundamentální a realizovaná nika.

Kvantitativní přístup k sekvenčním datům.

4/ Ekologicky významná morfologická variabilita sinic a řas (JK)

Fenotypická plasticita v rámci ontogeneze.

Biovolume celého společenstva.

Eko-morfotypy nad úrovni druhů.

5/ Fytoplankton I (LN)

Euplankton, meroplankton a pseudoplankton.

Světelné podmínky ve vodním sloupci .

Eufotická vrstva, epilimnion, kompenzační hloubka.

Závislost fotosyntézy na hloubce v nádržích s různou trofií.

?Light X shade adapted phytoplankton", PI křivky.

Adaptace na limitaci světlem.

Diurnální vertikální migrace.

Vliv teploty na fotosyntézu.

6/ Fytoplankton II (LN)

Zdroje živin, limitující prvky.

Modely příjmu živin (Monod, Droop).

Kompetice, kompetiční vyloučení, koexistence (Tilmanův model).

Hutchinsonův ?paradox planktonu".

Mixotrofie.

7/ Fytoplankton III (LN)

Ztrátové faktory

Klesání, mechanismy vznášení, význam turbulence vody.

?Grazing" - filtrační rychlost, filtrační rychlost společenstva.

Parazitismus.

Allelopatie.

Vertikální a horizontální distribuce.

8/ Fytoplankton IV (LN)

Periodicita (sukcese) planktonních společenstev.

Hutchinsonův model (Windermere).

PEG model.

Reynoldsův model - C, S, R strategie

Arktická, antarktická a horská jezera, jezera mírného pásu, tropická jezera. Rybníky.

Polární x tropická moře.

9/ Reakce společenstev na antropogenní vlivy (LN)

Eutrofizace. Vodní květy.

Acidifikace.

10/ Fytobentos a subaerické sinice a řasy (JK)

Typy fytobentosu. Základní ekologické charakteristiky.

Vliv proudění na biologické charakteristiky a diverzitu bentických řas. Fytobentos a bioindikace prostředí. Rašeliniště jako specifické řasové biotopy.

Řasové aero-terestrické mikrobiotopy. Specifika půdního prostředí pro autotrofní mikroorganismy, vertikální distribuce.

Tropická aerofytická společenstva, parazitické aerofytické řasy.

11/ Sinice a řasy extrémních stanovišť (LN)

Sněžné řasy.

Řasy termálních pramenů.

Mechanismy adaptací sinic a řas na extrémní podmínky prostředí.

12/ Řasy a sedimenty (JK)

Křemičitany, limitace křemíkem v přírodním prostředí. Vápence - Emiliania huxleyi jako klíčový regulátor klimatu, biogenní původ sedimentů a ropných ložisek. Organické sedimenty. Problematika fosilizace sinic a řas.

Význam řas v paleoekologii - bioindikace ekologických dynamik.

Resurrection ecology - ekologie vzkříšení.

13/ Ekologické modely aplikované na mikroorganismy (JK)

Niková x neutrální teorie. Populace jako metaspolečentva.

Species Abundance Distribution modely.

Monopolizační hypotéza.

Fylogenetická struktura společenstev.

Předmět je vyučován za podpory projektu Zvýšení kvality vzdělávání na UK a jeho relevance pro potřeby trhu práce, reg.č. CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362.

Poslední úprava: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (05.09.2019)

angličtina

1/ Introduction - an outline of cyanobacterial and algal diversity. (LN)

Size spectrum, generation times, life forms.

Physical and chemical environmental variables.

Lentic, lotic and terrestrial localities.

Communities: phytoplankton, phytobenthos, metaphyton, phytoedafon, cryophyton.

Importance of cyanobacteria and algae as primary producers in different ecosystems.

2/ Phytogeography (JK)

Cosmopolitism x endemism. Finlay´s theory of latent cosmopolitism of protists.

Patterns of geographical distribution of freshwater cyanobacteria and algae.

Historical x ecological determination of areals.

Dispersal of freshwater cyanobacteria and algae - examples of anemochory, zoochory, anthropogenic dispersal.

3/ Ecological aspects of genetic diversity (JK)

Neutral x functional genetic diversity.

Fundamental and realised niches.

Quantitative evaluation of sequencing data.

4/ Morphological variation associated with ecology (JK)

Ontogenetic phenotypic plasticity.

Overall community biovolume.

Eco-morphotypes above the species level

5/ Phytoplankton I (LN)

Euplankton, meroplankton and pseudoplankton.

Light conditions in the water column.

Euphotic layer, epilimnion, compensation depth.

Photosynthesis profiles in reservoirs with different trophy.

Light X shade adapted phytoplankton, PI curves.

Adaptations to light limitation.

Diurnal vertical migrations.

Influence of temperature on photosynthesis.

6/ Phytoplankton II (LN)

Nutrients sources, limiting nutrients.

Models of nutrient uptake (Monod, Droop).

Competition, competitive exclusion, coexistence (Tilman´s model).

Hutchinson´s ?paradox of the plankton".

Mixotrophy.

7/ Phytoplankton III (LN)

Loss factors.

Sinking, mechanisms of suspension, importance of turbulence.

Grazing - filtration rate, community filtration rate.

Parazitismus.

Allelopathy.

Vertical and horizontal distributions.

8/ Phytoplankton IV (LN)

Periodicity (sucession) of plankton communities.

Hutchinson´s model (Windermere).

PEG model.

Reynolds model - C, S, R strategies.

Arctic, Antarctic and mountain lakes, temperate lakes, tropical lakes. Fish ponds.

Polar x tropical oceans.

9/ Community response to anthropogenic influence. (LN)

Eutrophication.

Water blooms.

Acidification.

10/ Phytobenthos and subaerial communities (JK)

Types of phytobenthos. Basic ecological characteristics.

Effect of flow on biological characteristics and diversity of benthic algae. Phytobenthos and bioindications. Peatland as specific algal habitats.

Types of algal aero-terrestrial microbiotopes. Algae of soil surfaces and their importance for soil stabilisation and limitation of erosion processes, microbial crusts of desert and semi-desert ecosystems. Specific characteristic of soil environment for autotrophic microorganisms, vertical distribution.

Tropical aerophytic communities, parasitic aerophytic algae.

11/ Cyanobacteria and algae in extreme environments (LN)

Snow algae.

Algae of thermal springs.

Adaptations to extreme environmental conditions.

12/ Algae and sediments (JK)

Silicates - global silicon cycle, silicon limitation. Calcites - Emiliania huxleyi as a key climate regulator, biogenic origin of sediments and oil-fields. Organic sediments. Photosynthetic organisms in the fossil record.

Importance of algae in paleoecology - bioindication of ecological dynamics. Examples: Dictyochophyceae, Pediastrum, diatom analysis, cysts and scales of chrysophytes in recent and paleolimnological analysis.

Resurrection ecology.

13/ Ecological models applied to microorganisms (JK)

Niche x neutral theory. Populations as meta-communities.

Species Abundance Distribution models.

Monopolisation hypothesis.

Phylogenetic community structure.

The course is taught with the support of the project reg. number CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362

Poslední úprava: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (12.11.2019)

Výsledky učení

KNOWLEDGE

After completing the course, the student will be able to:

1. Describe the diversity, life forms, and ecological roles of cyanobacteria and algae in freshwater, marine, and terrestrial ecosystems.
2. Explain how physical and chemical environmental factors (e.g. light, nutrients, temperature, flow) shape cyanobacterial and algal communities.
3. Explain ecological processes governing phytoplankton, phytobenthos, and subaerial communities, including competition, succession, grazing, and loss factors.
4. Describe phytogeographic patterns of cyanobacteria and algae, including dispersal mechanisms, cosmopolitism, and endemism.
5. Explain the ecological significance of genetic, morphological, and functional diversity in cyanobacteria and algae.
6. Describe the role of cyanobacteria and algae in sediments, paleoecology, and biogeochemical cycles.

 

SKILLS
After completing the course, the student will be able to:

1. Interpret ecological data related to cyanobacterial and algal communities in different habitats and environmental contexts.
2. Analyse community responses of cyanobacteria and algae to natural gradients and anthropogenic disturbances such as eutrophication and acidification.
3. Apply ecological models (e.g. niche-based, neutral, succession models) to explain patterns in microbial communities.
4. Evaluate evidence from genetic, morphological, and paleoecological studies to infer ecological processes and historical changes.
5. Compare cyanobacterial and algal communities across biomes, climatic zones, and extreme environments.

 

COMPETENCES
After completing the course, the student will be able to:

1. Integrate ecological, physiological, and evolutionary perspectives to explain patterns in cyanobacterial and algal diversity.
2. Apply knowledge of cyanobacteria and algal ecology to assess ecosystem functioning and primary production.
3. Critically evaluate scientific literature addressing microbial community ecology and environmental change.
4. Assess the use of cyanobacteria and algae as bioindicators in ecological monitoring and paleoenvironmental reconstruction.
5. Demonstrate informed understanding of the role of algal and cyanobacterial primary producers  in global biogeochemical cycles and ecosystem resilience.

Poslední úprava: Nedbalová Linda, doc. RNDr., Ph.D. (25.01.2026)