Dokonalá krása antarktických řas. Čím uchvátily rozsivky českou bioložku?

Najdeme je v našich rybnících stejně jako v Nilu nebo Amazonce, ale i v mořích a oceánech. Řasy rozsivky jsou velmi přizpůsobivé a daří se jim všude – včetně extrémního prostředí Antarktidy. Studovat je přímo do království ledu a kamení se letos v lednu vydala bioložka Kateřina Kopalová. Jak náročné je vyrazit na antarktickou expedici a čím jsou výjimečné rozsivky? O dobrodružstvích české vědkyně píšeme v aktuálním čísle A / Magazínu.  

Mořskou hladinu pokrývají sněhově bílé kry, které z výšky připomínají rozházené kostky stavebnice, svítí slunce a obloha je modrá. Píše se leden roku 2025, na Antarktidě zrovna panuje léto s polárními světlými dny a teplotami kolem nuly. Ideální podmínky pro přistání poblíž vědecké základny s optimistickým jménem Esperanza (Naděje), která se nachází v severním cípu Antarktického poloostrova, nedaleko obrovské kolonie tučňáků.

„Počasí nám zpočátku opravdu přálo. Ona ale každá cesta na Antarktidu je úžasná. Tamní krajina zkrátka člověka uchvátí – ten otevřený prostor, ticho, nedotčenost, všechno tam žije svým vlastním životem,“ vzpomíná v Praze u kávy polární ekoložka Kateřina Kopalová. Vědkyně, jež působí v Botanickém ústavu AV ČR a Přírodovědecké fakultě UK, byla na nejjižnějším světadílu planety už popáté. Letošní výprava ale byla v mnoha ohledech výjimečná.

Kateřina Kopalová působí v Botanickém ústavu AV ČR a na Přírodovědecké fakultě UK. (CC)

Dosud se vždy pohybovala po okolních ostrovech, tentokrát premiérově vkročila přímo na pevninskou Antarktidu. Proti předchozím expedicím nebyla jedinou Češkou v argentinském týmu a poprvé si v zemi ledu a sněhu zahrála na violu. Ale vezměme to popořadě – začátky její vědecké cesty nebyly přímočaré.

Od nezdarů k úspěchům
Jak už to často ve vědě bývá, ke svému výzkumnému tématu – antarktickým rozsivkám – přišla Kateřina Kopalová náhodou. Chtěla dělat něco kolem vody, v době bakalářského studia ji lákalo například bádání v oblasti pyrenejských jezer. Jenže tehdy – zhruba před dvaceti lety – na katedru ekologie dorazily první vzorky z Antarktidy.

V té době vrcholily přípravy na výstavbu české výzkumné stanice na antarktickém ostrově Jamese Rosse a tuzemských vědců tam přibývalo. Dostávali se do lokalit, v nichž před nimi prakticky nikdo z badatelů nebyl, a do Česka přiváželi unikátní vzorky, které bylo třeba prozkoumat.

Na Antarktidě se nachází několik vědeckých stanic. Přestože zde od roku 2007 funguje také Mendelova polární stanice, spravovaná Masarykovou univerzitou v Brně, Kateřina Kopalová od počátku své výzkumné kariéry spolupracuje zejména s argentinskými vědci.

„Říkala jsem si, že o rozsivkách sice vůbec nic nevím, ale Antarktida zní super, tak jsem na nabídku kývla. Vzala jsem do ruky první evropský atlas řas, co mi padl do ruky, a začala antarktické vzorky pod mikroskopem určovat,“ směje se dnes Kateřina Kopalová. „Samozřejmě skoro všechny jsem na začátku rozeznala špatně. Bylo to, jako kdybych v Africe hledala ptáky podle české ornitologické příručky.“

První nezdary nicméně českou studentku posunuly. Na zahraniční konferenci si jejího zápalu pro věc všiml belgický odborník na rozsivky Bart Van de Vijver a nabídl jí spolupráci. Odjela do Belgie na stáž a následně na Antverpské univerzitě strávila část doktorského studia.

Spolu s belgickým školitelem a dalšími kolegy začala systematicky prozkoumávat dostupné vzorky řas a sama se také pro další na Antarktidu vydala. Celkem popsali desítky nových druhů. Výsledkem byl v roce 2016 zcela nový určovací atlas sladkovodních rozsivek pro oblast Antarktického poloostrova a přilehlých ostrovů.

Vědkyně v zázemí laboratoře ve vědecké základně Esperanza v lednu 2025

Skleněná nádhera
Řasy rozsivky jsou velmi zajímavé mikroorganismy – jsou schopny fotosyntézy, vyskytují se ve vodách téměř všech prostředí naší planety a umějí se přizpůsobit i extrémním vlivům okolí. Tvoří základ potravního řetězce sladkovodních i mořských ekosystémů a využívají se například i k rutinnímu určování kvality vod či forenzním analýzám. Zatímco v jiných prostředích včetně středoevropského už jsou vcelku dobře prozkoumané, na ty antarktické se až donedávna příliš mnoho vědců nezaměřovalo.

Jak Kateřina Kopalová vysvětluje, rozsivky jsou vlastně malinké rostlinky schované ve speciálních skleněných obalech nejrůznějších geometrických tvarů a vzorů. Pod elektronovým mikroskopem se dají rozlišit i drobné detaily ornamentace jejich křemičitých schránek. „Přijde mi neuvěřitelné, jak něco tak miniaturního může být takhle dokonalé. Jsou prostě nádherné,“ dodává ekoložka.

Asi nejraději má rod Luticola, což je druhově ohromně bohatá skupina řas. Můžeme je najít v jezerech, mokřadech i v mechu či mokrých půdách. Zároveň patří k jednomu z druhově nejbohatších rodů rozsivek, které se na Antarktidě vyskytují.

Další favoritkou Kateřiny Kopalové je rozsivka s dlouhým názvem Microcostatus naumannii (Husted) Lange-Bertalot (na obrázku v rámečku níže). „Líbí se mi, jak vypadá, i přes to, že se nejedná o žádný speciální druh. Od mnoha jiných antarktických rozsivek ji pod mikroskopem poznáte okamžitě,“ říká vědkyně.

Cesty do terénu
Pro své vlastní vzorky k výzkumu poprvé vyjela v roce 2011. Na ostrově Jamese Rosse sice již od roku 2007 fungovala Mendelova polární stanice, spravovaná brněnskou Masarykovou univerzitou, ale bioložka zamířila, nezávisle na domácím prostředí, na jinou část tohoto ostrova. Díky společnému projektu s Argentinským antarktickým institutem navázala spolupráci s argentinskými vědci, kteří mají vzhledem ke geografické poloze své země k Antarktidě nejblíže. Hned první expedice ale byla velkou výzvou. Tehdy se prý pokazilo všechno, co se pokazit mohlo.

Expedici vůbec nepřálo počasí, a navíc se porouchalo letadlo, takže z původně plánovaných šesti týdnů se celý výjezd prodloužil skoro na tři měsíce. „Strávili jsme tam Vánoce i Nový rok. Situaci komplikovalo, že jsem tehdy neuměla vůbec španělsky a Argentinci nevynikali v angličtině, takže komunikace vázla. Navíc jsem byla jediná Evropanka, blond holka mezi asi stovkou vojáků,“ směje se Kateřina Kopalová.

Nepředvídatelnost je pro výjezdy do antarktického terénu charakteristická. Nelze počítat s tím, že vše vyjde přesně podle plánu – natolik zrádné můžou být klimatické podmínky. Když se s tímto aspektem člověk vypořádá, může si cestu užít naplno. Vedle první krušné zkušenosti má polární ekoložka hromadu úžasných vzpomínek a silných zážitků, jak s tamní neskutečnou přírodou, tak s lidmi.

Antarktida je v průměru nejchladnější, největrnější a nejsušší ze všech kontinentů, někdy se jí říká největší poušť světa.

Řasa není velryba
Dnes má Antarktidu „zažitou“ a může být průvodkyní jiným vědcům a dobrodruhům. Jako třeba letos v lednu fotografovi a popularizátorovi vědy Petru Janu Juračkovi, se kterým se zná už od prvního ročníku studia na přírodovědecké fakultě. Vášnivý cestovatel se jí jednou zmínil, že poznal všechny kontinenty světa a jediný, který mu chybí do sbírky, je Antarktida. Domluvila se tedy se svými argentinskými kolegy a vzala ho tentokrát s sebou, aby místní výzkum zdokumentoval, a přiblížil tak široké veřejnosti.

To, co pro ni byla už víceméně rutina a známá věc, poznával Petr Jan Juračka očima nadšeného dítěte. Fotil a natáčel všechno, co ho zaujalo. Díky své zarputilosti, se kterou čekal na nejlepší záběry až na hranici vlastního promrznutí, přivezl z cesty úchvatné snímky a videa tučňáků, tuleňů, lachtanů, chaluh i mořských kormoránů.

„Jako mikrobioložka se sice většinou plácám někde v blátě, ale i já jsem nadšená, když můžu pozorovat tučňáky a lachtany v jejich přirozeném prostředí. Naprosto největším hitem ovšem byly záběry keporkaků, které Petr pořídil s dronem, velryby jsem takto krásně viděla úplně poprvé,“ chválí kamarádovu práci Kateřina Kopalová.

Jak se pracuje v ráji tučňáků? Expedici Kateřiny Kopalové zachytil na kameru Petr Jan Juračka. Osmidílnou sérii videí najdete na YouTube.

Rozsivky sice nejsou velryby ani tučňáci, pro polární ekoložku jsou ale nesmírně zajímavým objektem zkoumání. Od počátku se na ně dívá především ze dvou úhlů. Prvním je identifikace a určování antarktických druhů a jejich šíření (tedy taxonomie a biogeografie), druhým pak ekologické studium rozsivek jako modelových organismů v ekosystému.

Zkumavky v ledničce
Při svých výjezdech na Antarktidu se snaží obsáhnout co největší množství lokalit, proto pokaždé cestuje jinam. Prozkoumala jezírka a potoky na ostrovech Seymour a Jamese Rosse i v Jižních Shetlandech. Až letos se poprvé konečně podívala také na kontinent, konkrétně na severní cíp Antarktického poloostrova. Vzorky sbírá buď sama, nebo ve spolupráci s dalšími vědci různých oborů. Některé zajímá geologické podloží, jiní se zaměřují na chemicko-fyzikální parametry jezer či klimatické podmínky.

Rozsivky zpravidla žijí v sedimentech jezera, dají se najít na kamenech, v písku, blátě, některým druhům se daří ve vlhkém mechu či na smáčených vlhkých stěnách skal. Vyskytují se ale také v kryokonitech, ledovcových jamkách s trochou prachu. Pro sběr vzorků je Antarktida ideální v době tamního léta, což většinou odpovídá našemu lednu a únoru. Teploměr se drží kolem nuly, a pokud nefouká studený vítr, dá se na ní celkem v klidu pohybovat.

Vzorky rozsivek v písku, blátu nebo mechu umístí Kateřina Kopalová do zkumavek, celkově si jich z jednoho antarktického výjezdu v kempingových lednicích odváží přibližně tři sta. V Praze pak následují měsíce a roky detailního studia.

Mikroskopické řasy rozsivky vyskytující se ve všech sladkovodních i mořských ekosystémech jsou dobrými indikátory kvality vody.

Už tři stovky let vědci určují rozsivky hlavně podle vzhledu jejich křemičitých schránek. Základem tedy stále zůstává práce s mikroskopem. Čím dál důležitější roli ale hrají rovněž molekulární metody. „Mezi rozsivkami je hodně kryptické diverzity, to znamená, že na první pohled můžou vypadat stejně a pod mikroskopem rozdíl nenajdeme, ale sekvenace DNA odhalí, že jde o jiné druhy,“ podotýká bioložka. Seznamy řas se tak postupně upravují a zpřesňují a zároveň se vytváří digitální molekulární knihovna jednotlivých druhů.

Budoucnost a tání ledovců
Rozsivky jsou pro polární ekology ideálním modelovým organismem a Antarktida vzorovým ekosystémem. Jeho výhodou je jednoduchost, protože v tak extrémním prostředí se máloco udrží. Život se tam vyskytuje převážně ve formě mikroorganismů – savci a ptáci totiž pevninu využívají pouze na omezenou dobu hlavně v období páření.

Vzhledem k relativní jednoduchosti podmínek tak lze doslova v přímém přenosu sledovat důsledky klimatické změny, zejména projevy globálního oteplování. Například v roce 2021 meteorologové zaznamenali na Esperanze více než osmnáct stupňů Celsia, přičemž průměrná teplota se v letním období na tomto území drží mezi minus dvěma až plus pěti stupni Celsia.

Zvyšování teplot má dopad na šelfové ledovce (plovoucí ledové desky), které se vlivem tání lámou a dále destabilizují pevninské ledovce. Prvním kolonizátorem nově odledněných míst jsou právě mikroorganismy včetně rozsivek. Detailní studium rozšiřování jejich výskytu proto umožňuje lépe pochopit osidlování nových půd, jak na Antarktidě, tak obecně v prostředí, kde se otepluje.

Vědci jsou tak schopni modelovat, jak se v souvislosti s klimatickými změnami bude dále vyvíjet nejen Antarktida, ale také třeba náš kontinent. Dá se předpokládat, že za pár desítek let roztají všechny alpské ledovce, přibudou nové plochy odledněné půdy a díky výzkumům lze dopředu odhadnout, jaké mikroorganismy je osídlí a co vše související změny hydrologického režimu přetvoří.

Struny ve větru
Zatímco první expedice na Antarktidě před čtrnácti lety neprobíhala úplně podle plánu, ta letošní se naopak vyvedla nad očekávání. Kateřina Kopalová si přivezla do Prahy skoro třicet kilogramů vzorků, které bude se svým týmem v následujících letech studovat, a Petr Jan Juračka gigabajty unikátních fotografií a videozáběrů.

Kateřina Kopalová s Petrem Janem Juračkou, který je autorem všech fotografií v článku pořízených na Antarktidě

Výsledkem jejich společné cesty je série dokumentárních vlogů na YouTube, několik popularizačních článků a přednášková roadshow po českých kinech a besedních domech, které zprostředkovávají krásy Antarktidy i zákulisí vědecké práce v extrémních podmínkách.

Aktuální výprava se od předchozích lišila ještě v jedné zajímavosti. Balení zavazadel do antarktického terénu je vždycky náročné a člověk si s sebou bere jen to nejnutnější, aby těch pár týdnů přežil v teple a mohl v klidu odebrat vzorky. Tentokrát se ale Kateřina Kopalová rozhodla do batohu přidat předmět, který by asi málokdo u polární vědkyně čekal – violu, která ji provází od dětství a s níž málem spojila svou profesní dráhu.

Vzít ji s sebou byl trochu bláznivý nápad, ale báječně zapadal do scénáře výjimečné expedice. Podařilo se propojit dvě Kateřininy vášně – pro hudbu a pro Antarktidu – a tučňáci v černobílém fraku získali jedinečnou možnost kolébat se při poslechu skladeb Antonína Dvořáka. „Byla výzva violu v té zimě naladit a po chvíli mě dost zábly prsty, ale jinak jsem si to moc užila. Krásné bylo, když jsme pak nástroj nastavili větru a pohyb vánku kolem strun začal vyluzoval vlastní zvuky. Opět se ukázalo, že Antarktida prostě žije vlastním životem,“ vzpomíná se smíchem Kateřina Kopalová.

Článek vyšel pod názvem Krásky z ledového království v A / Magazínu 2/2025:

2/2025 (verze k listování)
2/2025 (verze ke stažení)

Čtvrtletník A / Magazín vydává Akademie věd ČR. Výtisky zasíláme zdarma všem zájemcům. Kontaktovat nás můžete na adrese predplatne@ssc.cas.cz.

Text: Leona Matušková, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Petr Jan Juračka (snímky z Antarktidy); Kateřina Kopalová (snímky rozsivek); Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

 Text a fotografie označené CC jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• Přijdeme o třepotání motýlích křídel nad rozkvetlou loukou?
• Jarní zásilka plná zdraví. Jak pupeny stromů léčí?
• Nově objevená řasa může pomoci rozlousknout tajemství evoluce rostlin
• Paraziti jsou podle mě nádherné organismy, říká Julius Lukeš
• O myších a lidech. Vědci zjistili souvislosti migračních tras člověka a myši
• Svůj svátek slaví i včely. Jaká je role opylovačů v krajině a co je ohrožuje?
• Evoluce věčně živá. V čem tkví podstata biologické rozmanitosti?
• Pozor na klíšťata v městských parcích, jsou nebezpečná, varují odborníci
• Unikátní rozmnožování skokanů z Moravy potvrdili vědci i u dalšího druhu žáby
• Embrya parazitických ryb hořavek se naučila přemet, který jim umožňuje přežít