chlorophyta, ruduchy,

prymnesiophyta,

obrněnky, rozsivky,

prasinophyta,

chrysophyta

severní

jižní polok.

Van Alstyne and Puglisi, 2009

Koncentrace DMSP na

latitudinálním gradientu

stejný pattern – phlorotanniny

(fenolické látky chaluh) v sev.

Pacifiku

x

opačný průběh – sec. metabolity

produkované terestrickými

rostlinami a makrořasami (max.

produkce v tropech)

Fyziologické a ekologické fce

- osmolyt

- kryoprotektant (použití při kryoprezervaci)

Produkty štěpení

1) eliminace nadbytečné síry a energie

2) antioxidanty

ROS (reactive oxygen species)

DMS 20-60 krát účinnější proti ROS než DMSP

3) antibiotika Phaeocystis - pouze pokud buňky těsně nahloučeny x někt.

bakterie naopak stimulovány DMSP – využití jako zdroje C a S.

Strongylocentrotus droebachiensis (Van Alstyne et Houser, 2003)

ježovka uvolňuje DMS i po 16 hod, kdy byla

odstraněna její potrava produkující DMSP

4) antiherbivorní látky (asi makrořasy)

activated vs. induced defence

Van Alstyne et al. 2001b

Strongylocentrotus purpuratus Strongylocentrotus droebachiensis

In laboratory feeding preference experiments, acrylic acid deterred

feeding by the sea urchin S. droebachiensis at concentrations of 0.1

to 2% FM and by S. purpuratus at 0.25 to 2% FM, while the

precursor DMSP functioned as a feeding attractant to both sea

urchins.

Pygoscelis

Phaeocystis

4) antiherbivorní látky (asi makrořasy)

activated vs. induced defence

Testy preference potravy různými herbivory

- někteří se vyhýbají, jiní naopak preferují

Idotea wosnesenskii

Littorina

sitkana Van Alstyne et al. 2001b

In contrast, feeding by the isopod Idotea wosnesenskii was not deterred

by acrylic acid even at concentrations as high as 8% FM.

Látky signalizující predátorům DMS – ideální signální molekula

Petrels, albatrosses and other procellariiform seabirds have an excellent sense of smell, and

routinely navigate over the world’s oceans by mechanisms that are not well understood.

These birds travel thousands of kilometres to forage on ephemeral prey patches at variable

locations, yet they can quickly and efficiently find their way back to their nests on remote

islands to provision chicks, even with magnetic senses experimentally disrupted. Over the

seemingly featureless ocean environment, local emissions of scents released by

phytoplankton reflect bathymetric features such as shelf breaks and seamounts. These

features suggest an odour landscape that may provide birds with orientation cues.

Daption capense

The aim: to identify whether any Procellariiform species might be attracted to

dimethyl sulphide (DMS).

DMS is a potent olfactory attractant to many Procellariiform species,

however, absence of any response to DMS - on the part of albatrosses or cape

petrels: these species arrived at both DMS slicks and control slicks with the

same frequency

Oceanites oceanicus

(Nevitt et al. 1995, Nature)

satellite image of a bloom in the English Channel off the coast of Cornwall, 24 July 1999.

Rozsáhlé vegetační zákaly Emiliania huxleyi jsou dobře vidět ze

satelitů jako mléčný zákal (angl. ”white tide”).

By using microfluidics and image analysis of swimming behavior, we observed

attraction toward microscale pulses of DMSP and related compounds among

several motile strains of phytoplankton, heterotrophic bacteria, and bacterivore

and herbivore microzooplankton.

(Seymour et al. 2010, Science)

Algal chemical defences

hranice 20 st. isotermy

Tropické mořské ekosystémy

mangrovové porosty

seagrass meadows

Lewis 1986

Chemická obrana makrořas a struktura společenstva

Arbacia punctulata - temperate vs. tropical

seaweed, freeze-dried, ground to a fine powder,

and mixed into an agar matrix

Jsou tropické makrořasy méně chutné?

(Bolser et Hay, 1996, Ecology)

Dominance makrořas v prostředí

Proč se stanou dominantní a jaký mechanismus tuto dominanci udržuje?

several macrophyte taxa (Laurencia poitei, Dictyota spp., Amphiroa

fragilissima, Cladophoropsis macromeres, Galaxaura cylindrica,)

within a 2.0-cm radius of the herbivore-resistant brown alga

Stypopodium zonale „associotional refuge“ Litter et al. 1986

ryby je žerou daleko méně - 4x větší

šance na přežití v průběhu 48 hod.

Lytechinus variegatus

litorál SV Brazílie

Sargassum chráněno epifyticky narostlou Dictyota

menstrualis (chemically mediated protection)

Sargassum - hladina polyfenolů příliš nízká,

polyfenoly obecně neodpuzují tropické herbivory

Může mít chemická obrana větší vliv na společenstvo než predace

a kompetice?

Haplo – diplontní fáze a koncentrace anti-feedant metabolitů

(Cronin et

Hay, 1996)

koncentrace metabolitů ani intenzita žracího tlaku se neliší

anti-feadant metabolite

haploidní a diploidní jedinci - inhibice žracího tlaku s různou

intenzitou v závislosti na různé koncentraci diterpenu

Pereira et al., Algal Chemical ecology,

2008

Dictyota menstrualis

Asociace specialistů (mesograsers) s makrořasami produkujícími

obranné látky

1) pouze fyzická asociace

Amphipoda, Sacoglossa - sap-sacking sea slugs

herbivorous crab Thersandrus compressus is found only on the green seaweed

Avrainvillea longicaulis (Bryophyceae)

brominated diphenylmethane

derivative - avrainvilleol

Thalassoma

bifasciatum -

predátor

nevšímá si krabů na makrořase, mimo je žere

2) využití metabolitů

the ascoglossan Elysia halimedae occurs exclusively on the green alga Halimeda

(tropical Pacific species) and appears to graze selectively those tissues

with the highest concentrations of chemical defenses

Once consumed, the major metabolite of

Halimeda, halimedatetraacetate (8) is

converted to a related diterpene alcohol

(9)

The compound is also deposited in the ascoglossan’s egg masses. In field assays,

a concentration of 4% of this compound significantly deterred feeding by both

herbivorous and carnivorous fishes (Paul and Van Alstyne 1988b).

Surface ecology

sec. metabolity se hromadí u povrchu (anti-

fouling, ovlivňují přisednutí, allelopatické

interakce)

koncentrace látek na povrchu může být ovlivněna

podm. prostředí

Localization of phlorotannins in the branch of

Eisenia bicyclis; (d) phlorotannin-rich cells

Shibata et al. 2004

různá koncentrace N

Invazní potenciál chemicky bránících se tropických makrořas

caulerpenine

=sesquiterpen

jediný výrazný nepřítel Elysia subornata –

tropický plž - hermafrodit

nejedlá pro ježovky, toxická

pro ryby

Chemická obrana invazní makrořasy Fucus evanescens v

původním a nově obsazeném habitatu

The invader is subjected to less intense enemy

control in the new range, but that this is due to

an increased allocation to defense rather than

release from specialized herbivores. This

indicates that increased resistance to herbivory

might be an important strategy for invasion

success.

(Wikstrom et al., 2006)

native in Sweden: Fucus vesiculosus, and Ascophyllum

nodosum (F. evanescens introduced; invaded from either

Iceland, Faeroes or northern Norway)

native in south-western Iceland: F. evanescens

F. evanescens produkuje více phlorotanninů v

invadovaném habitatu (S-Sweden x I-Iceland)

The enemy release hypothesis predicts that invading species are favoured by being less

strongly regulated by natural enemies in the new region

Algal sensory chemical ecology

• chemická komunikace mezi organismy

• chemické vnímání okolního prostředí organismy

Vzájemné přitahování se gamet

(Govorunova et Sineshchekov, 2005)

lurleny – feromony podobné

plastochinonu, aktivní v

pikomolárních koncentracích Chlamydomonas allensworthii

různé kmeny reagovaly na

lurleny s odlišnou chemickou

strukturou

Closterium ehrenbergii

mt+ mt- mt-

mt- m- mt-

mt+ mt+ mt+ médium, kde

kultivovány mt-

(Fukumoto et al. 1998)

feromon – 20kDa termolabilní protein

Příklady sex. hormonů chaluh

Laminaria digitata

lamoxyrene

Ectocarpus siliculosus

Laminaria digitata

Fucus spiralis

Indukce produkce a uvolňování gamet

Sexual development is initiated by a glycoprotein pheromone that acts at a concentration below 10–16M.

Volvox carterii

sex-inducing pheromone - 32-kDa

glycoprotein. Gonidia that have been

exposed to the sex-inducing

pheromone for at least 6–8 h before the

initiation of embryonic cleavages

modify their developmental program

and produce sexual progeny containing

immotile eggs or motile sperm Hallmann et al. 1998, Science

Živiny jako chemoatraktanty

Phiesteria piscicida

ichtyotoxická obrněnka – zoospory

přitahovány sterilním slizem a exkrety

několika druhů ryb

CANCELLIERI et. al. 2001

Ulva intestinalis

(Wheeler et al. 2006)

acyl-homoserine lactone (AHL) - quorum sensing system to identify bacterial biofilms for preferential

settlement. Here, we demonstrate that AHLs act as strong chemoattractants for Ulva zoospores.

Vibrio anguillarum

quorum sensing (a method of communication

between bacteria that enables the coordination

of group-based behavior based on population

density (e.g. biofilm forming)

Fig. 1. (A) The structure of thallusin. (B) Morphology of axenic M. oxyspermum. (C) The effect of thallusin

on M. oxyspermum (an initial concentration of 1 ng ml–1). (D) Dedifferentiation given a lack of thallusin (an

initial concentration of 1 pg ml–1). Inset: Protruding cells from disintegrating thalli. (E) Small callus-like

morphology of U. pertusa, after 2 months of cultivation under aseptic conditions. Inset: Colorless protrusions

from the lateral cell walls. (F) The effect of thallusin (1 ng ml–1) on U. pertusa. Inset: A foliaceous

distromatic blade.

Matsuo et al.,2005

Ovlivnění morfogeneze, thallusin produkovaný bakteriemi

Morfogeneze, růst. rychlost

a přisednutí zoospor

20 epiphytic bacterial isolates

Marshall et al. 2006 Ulva linza