Rastliny mali a majú z hľadiska evolúcie života na Zemi kľúčovú úlohu. Medzi najstaršie životné formy na Zemi patria práve riasy. Na planéte sú prítomné viac ako 3 miliardy rokov a úspešne prežili všetky geologické obdobia a klimatické zmeny. Hoci si mnohí pri slove "riasy" predstavia zelený a slizký povlak na kameňoch, v akváriách či bazénoch, ich význam siaha oveľa ďalej.
V posledných rokoch vedci poukazujú na dramatický pokles výživnej hodnoty ovocia a zeleniny, kde chýbajú vitálne látky. Táto situácia, zhoršená spôsobom spracovania potravín, vedie k tomu, že naše bunky nedostávajú potrebné látky pre správne fungovanie, čo prispieva k rôznym ochoreniam. V tomto kontexte sa riasy javia ako výnimočný zdroj mnohých cenných látok a nachádzajú široké uplatnenie od potravy, cez medicínu a kozmetiku, až po palivá a hnojivá.
Všeobecná charakteristika a rozdelenie rias
Riasy sú fylogeneticky najstaršou vetvou eukaryotických rastlín, všeobecne nazývané aj nižšie rastliny (algae). Ich bunky obsahujú tylakoidy organizované do chloroplastov, pričom hlavným fotosyntetickým pigmentom je chlorofyl a. Objavenie prokaryotických rias s chlorofylom b ukazuje na vývojovú súvislosť s eukaryotmi, pričom zelené riasy sa pokladajú za priamych predkov vyšších rastlín.
Keďže riasy nemajú vyvinuté pravé rastlinné pletivá, vodu a živiny prijímajú celým povrchom tela, čo ich pevne viaže na vodné prostredie. Ich jednoduché telo sa nazýva stielka (thallus). Morfológia rias je pomerne jednoduchá a často ich telo pozostáva len z jednej bunky. Ani mnohobunkové riasy nemajú telo diferencované na typické rastlinné pletivá. Najdokonalejším typom je pletivová stielka, ktorá do istej miery napodobňuje orgány vyšších rastlín - pakorienok (rhizoid), pabyľka (kauloid) a palístky (fyloidy). Ide o takzvané nepravé orgány, keďže tu ešte nemožno hovoriť o typických pletivách.
Riasy sa rozmnožujú nepohlavne (pomocou nepohyblivých alebo pohyblivých spór, delením bunky alebo fragmentáciou stielky) i pohlavne. Pri pohlavnom rozmnožovaní dochádza k splývaniu gamét a vzniku zygoty, ktoré môže byť rôzneho typu (izogamia, anizogamia, oogamia).
Systém rias a ich základné skupiny
Tradičné (pedagogické) delenie radí všetky riasy do ríše rastliny (Plantae) ako podríšu nižšie rastliny (Thallobionta) a primárne ich delí podľa prevládajúcich farbív. Molekulárne a fylogenetické delenie dokazuje, že riasy sú polyfyletické a preradilo ich do ríše protisty (Protista).
Červené riasy (Rhodophyta)
Názov majú podľa červeného farbiva fykoeritrín, ktoré sfarbuje stielky do červena až červenohneda. Obsahujú tiež chlorofyl, pomocou ktorého sa vyživujú fotosyntetickou asimiláciou. Vyskytujú sa najmä v moriach, ich telo je tvorené mnohobunkovými stielkami rôzneho tvaru. Morské červené riasy sa vyskytujú pri pobrežiach, ale žijú aj v hĺbke do 100 metrov, niektoré druhy vďaka pigmentom až do 200 m. Ich bunková stena je tvorená polysacharidmi ako galaktan, agar a karagén. V prímorských krajinách sa zbierajú ako potravina, pre lekárske účely a ako hnojivo.
Hnedé riasy (Phaeophyceae, Chromophyta)
Sú až na malé výnimky morské riasy vyskytujúce sa najmä pri pobrežiach. Ich plastidy majú hnedú farbu vďaka farbivu fukoxantín a obsahujú chlorofyl a + c. Stielky sú vždy mnohobunkové, dlhé až niekoľko metrov a rozlišujeme na nich pakorienky, pabyľku a palístky. Hnedé riasy sa oddávna využívajú ako hnojivo, palivo, na jedlo (v Japonsku, Číne) a na výrobu sódy a jódu. Získavajú sa z nich algináty, ktoré majú široké uplatnenie v potravinárskom, farmaceutickom, petrochemickom, fotografickom a textilnom priemysle.
Zelené riasy (Chlorophyta)
Sú v prírode najrozšírenejšou skupinou a obsahujú chlorofyl a + b, pričom ukladajú plnohodnotný škrob. Tvoria východiskový bod vývojovej línie zelených rastlín. Zaraďujeme sem jednobunkové mikroskopické riasy aj mnohobunkové makroskopické stielkaté riasy. Jednobunkové riasy žijú buď jednotlivo, alebo sa spájajú do kolónií (napr. váľač gúľavý). Viacbunkové riasy môžu vytvárať vlákna (napr. chlorela) alebo rozkonárené stielky pripomínajúce palístky (napr. morský šalát - Ulva lactuca).
Rôznobičíkaté riasy (Heterokantophyta) a rozsievky (Bacillariophyceae)
Patria sem aj rozsievky, ktoré sú jednobunkové mikroskopické riasy žijúce jednotlivo alebo pospájané do kolónií. Ich bunková stena je vystužená oxidom kremičitým (SiO₂) a vytvára schránku. Rozsievky tvoria obrovskú súčasť fytoplanktónu a ich pozostatky vytvárajú fosílne usadeniny a horniny - diatomity.
Červenoočká (Euglenophyta)
Sú to jednobunkové mikroskopické riasy, ktoré sa aktívne pohybujú jedným alebo dvomi bičíkmi. Sú zložkou všetkých vodných biotopov a tvoria hlavnú zložku planktónu. Červenoočká patria k najstarším organizmom na Zemi a dokážu využívať mixotrofiu - na svetle fotosyntetizujú a v tme prechádzajú na heterotrofiu.
Riasy ako zdroj paliva
Riasy predstavujú jednu z možných alternatív získavania uhľovodíkových palív z obnoviteľných zdrojov. Kým výroba bioaditív z repky olejnej, ktorá sa vďaka eurodotáciám zmenila na obrovský biznis, sa ukázala ako slepá ulička pre jej uhlíkovú stopu a potrebu umelých hnojív, odborníci veria, že s riasami to bude iné.
Riasy sú jednobunkové organizmy, ktoré pomocou fotosyntézy menia slnečnú energiu, vodu a oxid uhličitý na cenné biochemické látky, podobne ako vyššie rastliny. Na celom svete pracujú vedci na tom, ako využiť ich vysoký obsah oleja na produkciu pohonných látok. Už od 70. rokov minulého storočia experimentujú s biopalivami z rias. Dnes výskum dostáva nový impulz, napríklad v Japonsku, kde spoločnosť Euglena Co. v spolupráci s Isuzu Motors pripravuje flotilu autobusov poháňaných riasami a do roku 2020 plánuje spustiť komerčné lety s palivom z rias.
V Spojených štátoch tiež prebiehajú aktivity, kde United Airlines testujú biopalivo v lietadlách (v ich prípade z bioodpadu). Riasy by sa dali pestovať aj v odpadových a brakických vodách, pričom výnosy by mohli byť zaujímavé. Podľa amerického Ministerstva energetiky by sa pomocou rias dalo vyprodukovať na hektár až 60-krát viac paliva než pri pestovaní obilia na súši. V porovnaní s výnosom oleja z rias (asi 95 000 litrov na hektár) je to výrazne viac ako z palmového oleja (6 000 litrov), repky (1 200 litrov) alebo kukurice (172 litrov).
Jednou z hlavných výhod rias je, že plochy využité na ich pestovanie nekonkurujú produkcii potravín a môžu byť pestované aj na poľnohospodársky nevyužívaných plochách, dokonca priamo v mori. Ďalšou výhodou je extrémne rýchle rozmnožovanie - niektoré jednobunkové riasy dokážu zdvojnásobiť svoj počet v priebehu niekoľkých hodín.
Hlavným problémom je zatiaľ cena. Technologický proces premeny rias na biopalivo je stále príliš drahý. Experti však predpovedajú, že v časovom horizonte 10 až 20 rokov by sa palivo z rias mohlo dostať na cenu konkurencieschopnú benzínu, pričom do roku 2022 by sa mala dosiahnuť méta produkcie 5000 galónov paliva na aker. Napriek tomu, že inžinieri a biológovia nedosiahli rentabilný a ekologicky únosný systém, potenciál je obrovský. Predpokladá sa, že v horizonte 20 rokov budú riasy zabezpečovať polovicu celosvetových letov.
Riasy majú budúcnosť nielen ako palivo v lietadlách. Európska vedecká obec v oblasti vesmírnych letov pracuje na projekte samozabezpečenia astronautov vo vesmíre, kde by riasy slúžili na zabezpečenie prísunu kyslíka (za spotrebovanie vydychovaného oxidu uhličitého) a ako potrava.
Spracovanie repky a kukurice na biopalivá
Riasy ako hnojivo a biostimulanty
Morské riasy majú dlhú tradíciu vo využití ako hnojivo, najmä v prímorských krajinách. Ich jednotlivé komponenty, vrátane fytohormónov, pôsobia v rastlinách ako rastové látky ovplyvňujúce metabolizmus bunky. Vzájomná súhra týchto látok podporuje interné procesy rastlín s dopadom na rast a celkové úrody poľnohospodárskych plodín. V poľnohospodárskej praxi sú preto morské riasy často nazývané biostimulátory.
Prípravky na báze morských rias môžu pôsobiť na rastliny počas celého životného cyklu - od klíčenia až po zrelosť. Biostimulanty na báze morských rias, ako napríklad Alga 600 (čisto prírodný extrakt z hnedých morských rias), sú celosvetovo využívané. Obsahujú množstvo minerálov (N, K, S, Ca, Fe, Mg, Cu), prírodných fytohormónov (cytokiníny, giberelíny, auxíny) a bioaktívnych látok (aminokyseliny, kyselina algínová, betaíny). Tieto látky majú výnimočné účinky, ktoré sa pozitívne odrážajú na úrodách aj v extrémnych podmienkach (sucho, záplavy).
Alga 600 je vodorozpustný prášok, ktorý je kombinovateľný s prípravkami na ochranu rastlín a listovými hnojivami, čo umožňuje šetriť náklady spojené s prejazdom postrekovača. Odporúča sa aplikovať ho aspoň dvakrát počas vegetačnej sezóny. Napríklad pri repke pomáha pri príjme dusíka a síry, posilňuje jej kondíciu a urýchľuje regeneráciu, najmä pri slabom koreňovom systéme spôsobenom zamokrením pôdy. Aplikácia biostimulantov podporuje tvorbu bohatého koreňa, ktorý lepšie využíva vodu a živiny.
Použitie biostimulantov z rias pri pestovaní ovocia a zeleniny vedie k vyššej násade (paprika, maliny), vyrovnaným a väčším plodom (rajčiny, jablká), pričom sa zvýrazňuje ich chuť vďaka lepšiemu pomeru cukrov a vitamínov. Pri kvetinách možno očakávať vysokú násadu kvetov, ktoré budú lepšie vyfarbené a dlhšie kvitnúť.
Okrem priameho využitia ako hnojivo, odumreté stielky rias poskytujú organickú hmotu - rašelinu, ktorá sa používa aj ako prostriedok na zvýšenie úrodnosti pôdy.
Riasy v potravinárstve a kozmetike
V Ázii majú riasy ako potraviny mimoriadne dlhú tradíciu, s prvými zmienkami spred 2 500 rokov pred n. l. V Kórei, Číne a Japonsku boli riasy cené ako prísady do polievok, šalátov a pochúťky, symbolizujúce zdravie, dlhý život a šťastie. Dokonca patrili na stôl šľachticov a mníchov a v Japonsku sa nimi splácali dane cisárovi. Aj v Európe (Kelti, Vikingovia, Bretónsko, Galícia) sa riasy jedli ako prevencia námorníckej choroby či ako prísada do jedál.
Tieto dary mora, najmä morské riasy, obsahujú množstvo minerálov, bielkovín, vlákniny, antioxidantov a vitamínov pri nízkych kalorických hodnotách. Medzi známe druhy patria Porphyra (na suši), wakame (do šalátov), kombu (súčasť polievok), arame, kelp a dulse (s orieškovou chuťou). Riasy sa dajú skombinovať s bežnými jedlami, napríklad do šalátov, praženice či na pizzu.
Často konzumujeme extrakty z rias takmer každodenne bez toho, aby sme o tom vedeli. Napríklad karagén je súčasťou pudingov, jogurtov, zmrzliny, nátierok či zubnej pasty. Odhaduje sa, že takmer v 70 percentách potravín sa v nejakej forme nachádzajú výťažky z rias.
Liečivé a kozmetické využitie
Riasy obsahujú farmaceuticky relevantné látky, ako sú farbivá (chlorofyl, karotenoidy) a polysacharidy fukoidany. Vedecké štúdie potvrdili ich protirakovinové, antivirálne a antibakteriálne účinky. Fukoidany sa ľahko extrahujú a v budúcnosti by sa mohli využívať na liečbu herpesu, HIV a hojenie poranení. Japonskí vedci dokonca preukázali, že riasa wakame a jej koreň mekabu dokážu zničiť rakovinové bunky pri rakovine prsníka.
Ako výživové doplnky sú riasy dostupné vo forme práškov, kapsúl či tabliet, najmä z druhov Arthrospira platensis (spirulina), Chlorella pyrenoidosa a Aphanizomenon flos-aquae (AFA). Sú bohaté na vitamíny a minerály, posilňujú imunitný systém (zinok), stabilizujú krvný obeh a metabolizmus a zabraňujú poškodeniu buniek (selén, horčík).
Je však potrebné byť opatrný, pretože terapeutické požívanie rias môže byť kontroverzné pre vysoký obsah jódu, arzénu a niektorých toxínov. Konzumácia morských rias sa neodporúča pri ochoreniach štítnej žľazy.
Kozmetický priemysel tiež ťaží z vlastností rias, ktoré "omladzujú, pomáhajú pri chudnutí, upokojujú, vyhladzujú". Extrakty z približne 50 druhov rias sa využívajú v kozmetike a wellness centrách na terapie proti starnutiu pokožky, celulitíde a na zlepšenie metabolizmu.
Ekologický význam a budúcnosť rias
Riasy spĺňajú mnohé dôležité funkcie vo vodných aj terestrických ekosystémoch. Spolu s cyanobaktériami sa pred miliardami rokov podieľali na premene jedovatej zemskej atmosféry na okysličenú a aj dnes každá druhá molekula kyslíka pochádza z ich produkcie. Filtrujú obrovské množstvá oxidu uhličitého z ovzdušia a slúžia ako potrava pre zooplanktón, predstavujúc základný článok v potravových vzťahoch vodných ekosystémov.
Pre priemysel sú riasy surovinou budúcnosti, pre vedcov nevyčerpateľný zdroj informácií a inšpirácie. Napriek tomu, že pre mnohých ľudí môžu byť nepríjemné, ich existencia je pre život na Zemi nenahraditeľná. Ročne sa celosvetovo vypestuje a spracuje temer 9 miliónov ton týchto všestranných organizmov, nehovoriac o zbere voľne rastúcich rias. Ich potenciál ako multitalentov budúcnosti, či už ako paliva, hnojiva, potraviny, liečiva alebo kozmetickej zložky, je obrovský a stále sa objavujú nové možnosti ich využitia.