Kurz běží jednou za 2 roky, v akademickém roce 2025/26 neprobíhá!!
Kurz se skládá z šesti dvouhodinových přednášek a praktik, která budou částečně probíhat turnusově (3 bloky po 4
hod nebo 2 bloky po 6 hodinách během semestru, po dohodě se studenty).
Řasy představují nesourodou skupinu organismů, která zahrnuje zástupce evolučně nepříbuzných linií a zároveň
obyvatele nejrůznějších druhů biotopů. Z této diverzity vyplývá celá škála různých typů produkovaných metabolitů
a fyziologických mechanismů interakce s okolním prostředím. V přednáškové části budou probrány různé
biologické procesy u řas z různých skupin ve vztahu k podmínkám prostředí. Důraz bude kladen především na
stresové faktory prostředí a mechanismy obrany proti jejich negativním účinkům. Jednotlivé fenomény budou
demonstrovány na výsledcích různých experimentálních studií a představeny tedy budou i základní metody, které
byly v těchto experimentech použity.
V průběhu praktik si studenti vyzkouší řadu laboratorních metod, které lze využít v experimentální práci s řasovými
kulturami a které mohou studenti využít i ve své diplomové práci. Budeme pracovat s kulturami řas z různých taxonomických skupin, které mají často velmi odlišné vlastnosti.
V rámci praktik budeme studovat vliv fylogeetické příslušnosti a vnějších stresových faktorů na životaschopnost (viabilitu), fotosyntetickou aktivitu, obsah a složení pigmentů, obsah lipidů, apod.
Poslední úprava: Pichrtová Martina, RNDr., Ph.D. (06.10.2025)
The course runs once every 2 years, it does not run in the academic year 2025/26!!!
This course consists of six 90-min lectures and three 180-min (or two 240-min) practical lessons.
Algae are a polyphyletic group of organisms. They are taxonomically very diverse, and they also inhabit all kinds of biotopes. Therefore, they individual taxa differ largely in their physiological processes, biochemical composition, and adaptation strategies. During the lectures we will focus on various biological processes in algae in relation to their environment, above all environmental stressors and mechanisms of stress tolerance. We will also learn about basic methods used in ecophysiologial experiments.
During practical lessons students will learn various laboratory methods used in experimental work with algal cultures, which can be further used in their own diploma thesis research. We will use algae from various taxonomic groups and exposed to selected stress conditions. The effect of stress on viability, pigment composition, photosynthetic activity, lipid content etc. will be studied and compared among taxa. Basic statistical methods for evaluating the results of our experiments will also be presented.
Poslední úprava: Pichrtová Martina, RNDr., Ph.D. (06.10.2025)
Literatura -
Borowitzka MA, Beardall J, Raven JA (2016): The physiology of microalgae. Springer, Cham, 681 pp.
Rai LC, Gaur JP (2001): Algal adaptation to environmental stresses. Springer, Berlin, Heidelberg, 421 pp.
Seckbach J (2007): Algae and Cyanobacteria in extreme environments. Springer, Dordrecht, 813 pp.
Suggett DJ, Prášil O, Borowitzka, MA (2011): Chlorophyll a fluorescnce in aquatic sciences: methods and applications. Springer, Dordrecht, 326 pp.
Poslední úprava: Štefánek Michal, Mgr. (12.05.2022)
Borowitzka MA, Beardall J, Raven JA (2016): The physiology of microalgae. Springer, Cham, 681 pp. Rai LC, Gaur JP (2001): Algal adaptation to environmental stresses. Springer, Berlin, Heidelberg, 421 pp. Seckbach J (2007): Algae and Cyanobacteria in extreme environments. Springer, Dordrecht, 813 pp. Suggett DJ, Prášil O, Borowitzka, MA (2011): Chlorophyll a fluorescnce in aquatic sciences: methods and applications. Springer, Dordrecht, 326 pp.
Poslední úprava: Pichrtová Martina, RNDr., Ph.D. (11.02.2023)
Požadavky ke zkoušce -
Zápočet bude udělen na základě vypracování protokolů k řešeným úkolům z praktik podle pokynů přednášejících. Zkouška probíhá ústní formou. Zkoušku je možné složit nezávile na získání zápočtu.
Poslední úprava: Pichrtová Martina, RNDr., Ph.D. (31.08.2024)
Credits will be gained for elaborating protocols from practical lessons according to the lecturers' instructions. The exam is oral and can be taken before getting the credits.
Poslední úprava: Pichrtová Martina, RNDr., Ph.D. (31.08.2024)
Sylabus -
Přednášky: 1. ÚVOD: obecné informace o přednášce, praktikách a požadavcích ke kontrole studia; Vymezení oboru ekofyziologie; šíře řasové biodiverzity („strom života“) a přehled různých typů prostředí, kde se řasy vyskytují ŽIVOTNÍ CYKLY: typy životních cyklů, základní pojmy (gametofyt, sporofyt, rodozměna, meióza, fertilizace,…); vegetativní stádia; odolná a klidová stadia, faktory ovlivňující jejich tvorbu a klíčení; adaptace různých stadií životního cyklu na různé podmínky prostředí 2. STRES: biotické a abiotické stresové faktory; reakce na stres, mechanismy avoidance a tolerance; reaktivní formy kyslíku; osmotický stres - role vody v buňce, osmolyty; vysychání; solný stres; zamrzání; extrémní pH; ysoké teploty 3. ŽIVINY: makronutrienty a mikronutrienty, specifická role určitých prvků v ekofyziologii různých skupin řas; dusíkové hladovění a jeho souvislost se stresovou odolností; stres z nedostatku a nebo naopak nadbytku různých stopových prvků; těžké kovy a toxiny 4. SVĚTLO: klíčová role světla ve fotosyntéze i dalších biologických procesech (fotoreceptory, fotoaklimace, informační role světla, fototaxe, diurnální cykly); UV záření a mehnismy obrany proti jeho negativním účinkům 5. PIGMENTY: přehled diverzity pigmentů u různých skupin řas; jejich role ve fotosyntéze; další role pigmentů: ochrana před nadměrným ozářením, antioxidanty, hormony, antimikrobialní ochrana. LIPIDY: přehled hlavních skupin a odlišnost jejich složení v hlavních kompartmentech 6. METODY HODNOCENÍ VIABILITY A FYZIOLOGICKÉHO STAVU: stanovení růstové rychlosti, metody měřwní fotosyntézy, mikroskopické hodnocení viability, fluorescenční a nefluorescenční barviva, fluorescence chlorofylu (maximální a efektivní kvantový výtěžek, světelné křivky)
Praktika: Praktika budou po dohodě se studenty probíhat ve 2 nebo 3 blocích. Pokrývat budou tyto tématické okruhy:
1) Pigmenty - extrakce pigmentů z lyofilizované biomasy, spektrofotometrick stanovení a kvantifikace obsahu pigmentů. TLC - názorné zobrazení pigmentového složení řas z různých taxonomických skupin a po vystavení různým stresům.
2) Fenolické látky - detekce pomocí Folin-Ciocalteu činidla, kvantifikace podle kalibrační křivky.
4) PAM fluorimetrie - Základy práce s PAM fluorimetrem. Parametr Fv/Fm u různě stresovaných kultur, rozdíly mezi taxonomickými skupinami.
Poslední úprava: Procházková Lenka, RNDr., Ph.D. (28.01.2026)
Lectures: 1. INTRODUCTION: General information about the subject, practical lessons and requirements for the exam. Definition of ecophysiology. Algal diversity and occurrence. LIFE CYCLES: various types of life cycles, basic terminology (gametophyte, sporophyte, meiosis, fertilization,…). Vegetative and dormant stages, factors affecting their formation and germination. Different adaptation strategies in different life cycle stages.
2. STRESS: biotic and abiotic stressors; stress reaction, avoidance and tolerance strategies. Reactive oxygen species. Osmotic stress, role of cellular water, osmolytes, desiccation, salinity, freezing. Extreme pH. High temperature.
3. NUTRIENTS: macronutrients and micronutrients. Specific role of some elements in ecophysiology of selected taxa. Nitrogen starvation and stress tolerance. Stress caused by both lack and excess of micronutrients. Heavy metals and toxins.
4. LIGHT: crucial role of light in photosynthesis and other biological processes ( photoreception, photoacclimation, phototaxis, diurnal cycles). UV radiation and mechanisms of protection against its harmful effects.
5. PIGMENTS: diversity of pigments in different taxonomic groups. Their role in photosynthesis and other processes (protection against high irradiation, antioxidants, hormones, antimicrobial activity). LIPIDS: overview of main groups, differences in lipid compositions
6. EVALUATION OF VIABILITY AND PHYSIOLOGICAL STATE: Overview of basic methodology used in ecophysiological research. Growth rate, measurement of photosynthesis, microscopical evaluation of viability, fluorescent and non-fluorescent dyes, PAM fluorimetry (maximum and effective quantum yield, light curves).
Practical lesson will cover the following topics:
1) PIGMENTS: Pigment extraction from lyophilized biomass, spectrophotometric quantification of pigment content. TLC – visualization of differences in pigment composition among taxa and among stress treatments.
2) PHENOLICS: Detection of phenolic substances using Folin-Ciocalteu reagent, quantification using a calibration curve.
2) STAINING: Visualization of dead and living cells, detection of metabolically in/active cells, fluorescent staining of nuclei. Staining of starch, lipids and other compounds.
3) PAM FLUORIMETRY: Basic work with PAM fluorimeter. Parameter Fv/Fm of cultures that differ in stress exposure, age and classification.
Poslední úprava: Pichrtová Martina, RNDr., Ph.D. (31.08.2024)
Výsledky učení -
Znalosti
Student:
charakterizuje základní typy životních cyklů řas, vysvětlí pojmy jako gametofyt, sporofyt, rodozměna, meióza a fertilizace a objasní ekologický význam vegetativních, klidových a odolných stadií
vysvětlí principy působení biotických a abiotických stresových faktorů a popíše mechanismy stresové reakce a tolerance u různých skupin řas
popíše význam makro- a mikronutrientů v ekofyziologii řas, včetně specifické role dusíku, stopových prvků, těžkých kovů a toxinů
vysvětlí klíčovou roli světla ve fotosyntéze i v regulačních procesech (fotoreceptory, fotoaklimace, fototaxe, diurnální rytmy) a popíše mechanismy ochrany proti UV záření
shrne diverzitu fotosyntetických a pomocných pigmentů a sekundárních pigmentů (sekundární karotenoidy, fenolické látky) řas a vysvětlí jejich funkci ve fotosyntéze a v dalších biologických procesech
popíše základní skupiny lipidů a rozdíly v jejich složení mezi buněčnými kompartmenty a jejich změny v závislosti na abiotických podmínkách prostředí
vysvětlí principy metod hodnocení viability a fyziologického stavu řasových buněk
Dovednosti
Student:
aplikuje laboratorní metody pro extrakci pigmentů z řasové biomasy a provede jejich spektrofotometrické stanovení a kvantifikaci,
interpretuje výsledky tenkovrstvé chromatografie (TLC) pigmentů u různých taxonomických skupin řas,
provede detekci a kvantifikaci fenolických látek pomocí Folin-Ciocalteu činidla a vyhodnotí výsledky s využitím kalibrační křivky,
použije fluorescenční a specifická histochemická barviva k rozlišení živých a mrtvých buněk, metabolicky aktivních a neaktivních buněk a k detekci buněčných struktur (jádro, škrob, lipidy),
samostatně obsluhuje PAM fluorimetr, změří parametry fluorescence (zejména Fv/Fm), výsledky interpretuje
Kompetence
Student:
navrhne jednoduchý experiment zaměřený na studium vlivu environmentálních faktorů na fyziologický stav řas a zdůvodní volbu použitých metod,
kriticky interpretuje výsledky laboratorních měření v ekologickém a fyziologickém kontextu,
diskutuje adaptační strategie řas v různých typech prostředí s ohledem na jejich životní cyklus, fylogenetickou příslušnost a stresovou odolnost,
aplikuje získané znalosti a dovednosti při řešení vlastní diplomové či dizertační práce v oboru algologie a ekologie řas či příbuzném
Poslední úprava: Procházková Lenka, RNDr., Ph.D. (28.01.2026)
Knowledge
The student:
characterizes the basic types of algal life cycles, explains terms such as gametophyte, sporophyte, alternation of generations, meiosis, and fertilization, and clarifies the ecological significance of vegetative, dormant, and resistant stages
explains the principles of biotic and abiotic stress factors and describes the mechanisms of stress response and tolerance in different groups of algae
describes the importance of macro- and micronutrients in the ecophysiology of algae, including the specific role of nitrogen, trace elements, heavy metals, and toxins
explains the key role of light in photosynthesis and regulatory processes (photoreceptors, photoacclimation, phototaxis, diurnal rhythms) and describes the mechanisms of protection against UV radiation
summarizes the diversity of photosynthetic and accessory pigments and secondary pigments (secondary carotenoids, phenolics) in algae and explains their function in photosynthesis and other biological processes
describes the basic groups of lipids and differences in their composition between cell compartments and their changes in relation to abiotic conditions of the environment
explains the principles of methods for assessing the viability and physiological condition of algal cells
Skills
The student:
applies laboratory methods for extracting pigments from algal biomass and performs their spectrophotometric determination and quantification,
interprets the results of thin-layer chromatography (TLC) of pigments in different taxonomic groups of algae,
detects and quantifies phenolic compounds using the Folin-Ciocalteu reagent and evaluates the results using a calibration curve,
uses fluorescent and specific histochemical dyes to distinguish between living and dead cells, metabolically active and inactive cells, and to detect cell structures (nucleus, starch, lipids),
independently operates a PAM fluorimeter, measures fluorescence parameters (especially Fv/Fm), and interprets the results.
Competencies
The student:
designs a simple experiment focused on studying the influence of environmental factors on the physiological state of algae and justifies the choice of methods used,
critically interprets the results of laboratory measurements in an ecological and physiological context,
discusses the adaptation strategies of algae in different types of environments with regard to their life cycle, phylogenetic affiliation, and stress resistance,
applies the acquired knowledge and skills in solving their own diploma or dissertation thesis in the field of phycology and algal ecology or a related field.
Poslední úprava: Procházková Lenka, RNDr., Ph.D. (28.01.2026)
