Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
Masarykova Univerzita, Přírodovědecká fakulta
Brno, Česká Republika
Terénní cvičení – observatoř Košetice 2017
Předmět C6490
RNDr. Roman Prokeš, Ph.D.
doc. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
2
OBSAH
1 Cíle cvičení ........................................................................................................................ 3
2 Organizace cvičení............................................................................................................ 4
3 Část A - anotace jednotlivých bloků............................................................................... 5
3.1 Ovzduší........................................................................................................................ 5
3.1.1 Observatoř Košetice – základní informace .......................................................... 5
3.1.2 Mezinárodní programy a projekty dlouhodobého monitoringu kvality ovzduší na
regionální úrovni ................................................................................................................ 6
3.1.3 Informační systém kvality ovzduší ...................................................................... 7
3.1.4 Státní síť imisního monitoringu v ČR – zajištění kvality dat............................... 8
3.1.5 Monitoring kvality ovzduší na Observatoři Košetice .......................................... 8
3.1.6 Aerosolová měření v rámci infrastruktury ACTRIS-CZ (přednáška 30 min.) .... 9
3.1.7 Monitoring na Observatoři Košetice.................................................................. 10
3.1.8 Meteorologická a klimatologická měření na meteorologické stanici................. 10
3.1.9 Vzorkovací programy Centra pro výzkum toxických látek v prostředí na
Observatoři Košetice – použité metody vzorkování ........................................................ 11
3.1.10 Atmosférická stanice Křešín u Pacova............................................................... 12
3.2 Voda........................................................................................................................... 12
3.2.1 Seznámení s monitorovacím povodím Observatoře Košetice (Anenské povodí):
hydrologická měření, podkorunová depozice, půdní vody .............................................. 12
3.2.2 Hydrobiologický průzkum vod pro účely bioindikací ....................................... 13
3.2.3 Kvalitní znalost determinace a ekologie řas a sinic jako cesta k využití těchto
organismů v bioindikacích a biotechnologiích................................................................. 14
3.3 Půda ........................................................................................................................... 19
3.3.1 Pedologie a odběrové techniky pro průzkum a monitoring půd ........................ 19
3.3.2 Bioindikace stavu půd – fytocenologický průzkum........................................... 20
3.3.3 Bioindikace stavu půd - půdní biota................................................................... 21
4 Část B - praktická část................................................................................................... 22
4.1 Přednášky a exkurze po observatoři.......................................................................... 22
4.2 Hydrobiologie............................................................................................................ 27
4.2.1 Bezobratlí ........................................................................................................... 27
4.2.2 Sinice a řasy ....................................................................................................... 30
4.3 Pedologie ................................................................................................................... 40
4.3.1 Fytocenologický průzkum.................................................................................. 40
4.3.2 Terénní výzkum vegetace................................................................................... 45
4.3.3 Terénní výzkum – půdní biota ........................................................................... 59
5 Poznámky:....................................................................................................................... 60
6 Závěr................................................................................................................................ 62
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
3
1 Cíle cvičení
Observatoř Košetice je specializovaným pracovištěm ČHMÚ zabezpečujícím účast České republiky v
mezinárodních programech monitoringu kvality přírodního prostředí v regionálním měřítku. V
současné době je observatoř začleněna do následujících programů: GAW/WMO, GAWSIS, EMEP/ECE,
ICP-IM. Více na adrese:
http://www.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/P5_0_O_nas/P5_3_Organiza
cni_struktura/P5_3_11_Ovzdusi/P5_3_11_9_Odd_obser_Kos/P5_3_11_9_1_Zakl_Info&last=false
http://portal.chmi.cz
Cílem cvičení je seznámit studenty s řadou terénních metod, které se využívají v environmentálních
studiích a monitoringu. Po absolvování kurzu budou studenti schopni:
- charakterizovat činnost observatoře ČHMÚ a popsat její měřící vybavení
- charakterizovat činnost centra RECETOX na observatoři
- získají přehled o měřících programech atmosférické stanice Křešín u Pacova (CzechGlobe)
- provést hydrobiologický odběr a rozeznat základní typy organismů
- popsat půdní profil a interpretovat pedologickou sondu
- popsat aerosolová měření v rámci infrastruktury ACTRIS-CZ
- provést fytocenologický snímek a identifikovat základní druhy rostlin
- diskutovat o různých aspektech terénních metod
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
4
2 Organizace cvičení
Obecné pokyny pro studenty ke cvičením a pokyny pro získání zápočtu
Na jednotlivých cvičeních dbejte pokynů vyučujících odborníků.
Dělejte si poznámky a plňte zadané úkoly!
Pro získání zápočtu z cvičení vypracujte protokoly – každý student sám za sebe, i když plnění
některých úkolů bude kolektivní. Protokol musí obsahovat úvod (krátce o observatoři, krátce o tom jak
probíhalo cvičení, co se realizovalo, co se student naučil apod.), splněné úkoly z jednotlivých bloků
(jednotlivé papíry do příloh protokolu ze cvičení), závěr s vlastním zhodnocením cvičení, jeho přínosů,
podněty do budoucna apod.
Každý student si dopředu, nejpozději však před zahájením jednotlivých cvičení, pečlivě prostuduje
manuál, aby byl připraven na plnění jednotlivých úkolů. Připravenost studentů může být před
zahájením bloků vyzkoušena kontrolními otázkami. V případě opakované nepřipravenosti nemusí být
studentovi udělen zápočet.
Tento manuál slouží jako základní příručka pro absolvování terénního cvičení, kde v části A jsou
přehledně uvedeny anotace jednotlivých přednášek a kurzů včetně odkazů na literaturu. V části B jsou
uvedeny otázky a praktické úkoly, které je nezbytné vyplnit pro získání zápočtu. Části C je volný souhrn
všech podkladů, které studenti obdrží v místě konání cvičení.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
5
3 Část A - anotace jednotlivých bloků
3.1 Ovzduší
3.1.1 Observatoř Košetice – základní informace
RNDr. Milan Váňa, Ph.D. / Mgr. Adéla Holubová Šmejkalová, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- přednáška (cca 40 min.)
Anotace: Hlavním cílem, aby si studenti zafixovali základní informace o existenci Observatoře Košetice
jako ojedinělé stanice v rámci ČR a využili své znalosti, až budou v praxi ku prospěchu svému i našemu.
Studenti na místě dostanou booklet shrnující základní informace o observatoři. Dále budou mít po
celou dobu exkurze k dispozici oba díly publikace vydané k 20. výročí založení observatoře Košetice:
Osnova:
• historie observatoře
• základní fyzicko-geografický přehled
• program a rozvoj monitoringu během 20 let existence
• zapojení v mezinárodních programech a projektech
• stručná prezentace dlouhodobých trendů
• výhled do budoucna.
Literatura:
VANA, M., HOLOUBEK, I., et al. 2007. Košetice Observatory – 20 years. Praha: ČHMÚ. ISBN 978-80-
86690-46-9
VANA, M. HOLOUBEK, I., et al. 2009. 20 years of Košetice Observatory – Part 2. Praha: ČHMÚ. ISBN
978-80-86690-69-8
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
6
3.1.2 Mezinárodní programy a projekty dlouhodobého monitoringu kvality
ovzduší na regionální úrovni
RNDr. Milan Váňa, Ph.D. / Mgr. Adéla Holubová Šmejkalová, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- přednáška (cca 40 min.)
Anotace: Seznámit studenty s dlouhodobými programy monitoringu kvality ovzduší, zapojením ČR a
OBK v nich.
Osnova:
• Obecně o cílech o postupech při realizaci dlouhodobých programů monitoringu kvality ovzduší
• Konvence o dálkovém přenosu škodlivin (CLRTAP)
o EMEP
o Working Group on Effects
• Světová meteorologická organizace – GAW (GlobalAtmopsphereWatch)
• Projekty v rámci EU (EUSAAR, ACTRIS)
• ICOS
• GMOS (Global Mercury Observation System)
• Shrnutí
Literatura:
http://www.unece.org/env/lrtap/
www.emep.int
http://www.htap.org/
http://www.unece.org/env/lrtap/WorkingGroups/wge/welcome.html
http://www.ymparisto.fi/default.asp?node=6318&lan=EN
http://www.wmo.int/pages/prog/arep/gaw/gaw_home_en.html
http://www.actris.net/
http://www.eusaar.net/index.cfm
EMEP Assessment Report, Part I – European Perspective. 2004. Oslo: Norwegian Meteorological
Institute. ISBN 82–7144–032–2.
EMEP Assessment Report, Part II – National Contributions. 2004. Oslo: Norwegian Meteorological
Institute. ISBN 82–7144–032–2.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
7
Europe´s Changing Air Environment. Two decades of observed trends in acidifying atmospheric sulphur
and nitrogen in Europe 1978–1998. 2000. EMEP/CCC Report 7/2000, Kjeller: NILU.
EMEP Manual for sampling and chemical analysis, EMEP/CCC Report 1/95. 1996 (continuously updated
– last revision 2008). Kjeller: NILU.
WMO Global Atmosphere Watch (GAW) Strategic Plan: 2008-2015. GAW Report No. 172, WMO,
Geneve.
3.1.3 Informační systém kvality ovzduší
Ing. Jaroslav Pekárek, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- přednáška (cca 20 min.)
Anotace: Hlavním cílem přednášky je získání informací o archivaci dat o kvalitě ovzduší v ČR pro
případné využití v praxi a také získání informací o databázích ČHMÚ (meteorologická databáze stručně
a databáze kvality ovzduší).
Osnova:
• Databáze ISKO (Informační systém kvality ovzduší)
o význam
o struktura
o jaká data jsou ukládána
o kompletace a opravy
o víceúrovňová verifikace
o vypočtená data (agregované údaje)
o dostupnost uložených dat
o k čemu jsou používána
• Znečištění ovzduší a atmosférická depozice v datech, ČR (Tabelární ročenky)
o základní přehled naměřených koncentrací za kalendářní rok
o objektivní prezentace naměřených imisních dat
• Znečištění ovzduší a atmosférická depozice v datech, ČR (Grafická ročenka)
o plošné mapy koncentrací
o komentáře k prezentovaným výsledkům
• Databáze na OBK
o postgres pod Linuxem
o data uložená v Excelu
Literatura:
http://old.chmi.cz/uoco/isko/tab_roc/tab_roc.html
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
8
3.1.4 Státní síť imisního monitoringu v ČR – zajištění kvality dat
Ing. Jan Čech, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- přednáška (cca 40 min.)
Anotace: Cílem přednášky je seznámit studenty s tím, jak se v praxi monitoringu imisního znečištění
ovzduší na Observatoři Košetice projevuje zavedení systému kvality dle ČSN EN ISO/IEC 17025. Studenti
dostanou základní informace o systému Imisního monitoringu v ČR i na OBK akreditovaném dle ČSN
EN ISO/IEC 17025 ČESKÝM INSTITUTEM PRO AKREDITACI (ČIA).
Osnova:
• Příručka kvality
• Standardní operační postupy
• Interní předpisy
• Návody k obsluze
• Odběrové protokoly
• Transportní protokoly
• Záznamy o teplotách
Literatura:
http://www.cai.cz/default.aspx?id=33&webCat=50
3.1.5 Monitoring kvality ovzduší na Observatoři Košetice
Ing. Jan Čech, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- praktická ukázka na měřišti 1 (cca 70 min.)
Anotace: Studenti se seznámí s jednotlivými odběry a měřeními kvality ovzduší na OBK včetně odběrů
v rámci Imisního monitoringu ČHMÚ akreditovaném dle ČSN EN ISO/IEC 17025.
Osnova:
• SO2
• NO2
• O3
• CO
• PM10
• PM2,5
• PAH
• VOC
• HG
• EC/OC
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
9
• KATIONTY
• C14
• SMPS
• WET ONLY
• BULK
Literatura:
http://portal.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&nc=1&menu=JSPTabContainer/P5_0_O_nas/P5_3_O
rganizacni_struktura/P5_3_11_Ovzdusi/P5_3_11_9_Odd_obser_Kos/P5_3_11_9_2_Odb_cinnost&las
t=false
3.1.6 Aerosolová měření v rámci infrastruktury ACTRIS-CZ (přednáška
30 min.)
Mgr. Adéla Holubová Šmejkalová, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- přednáška (cca 30 min.)
Anotace:
Měření atmosférických aerosolů probíhá na observatoři Košetice od roku 2008. Přednáška poskytne
informace o základních vlastnostech aerosolů a jejich významu. Součástí je také vysvětlení
vzorkovacího postupu a popis jednotlivých funkcí měřících přístrojů - SMPS, NEPHELOMETER,
AETHALOMETER.
Osnova:
• co jsou aerosoly - vznik, velikostní rozdělení
• funkce aerosolů
• velikostní distribuce částic
• schéma SMPS a CPC
• výsledky měření SMPS
• Nephelometer
• Aethalometer
Literatura:
William C. Hinds : Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles,
ISBN 978-0-471-19410-1
www.tsi.com
www.mageesci.com
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
10
3.1.7 Monitoring na Observatoři Košetice
Mgr. Jaroslava Svobodová, Mgr. Adéla Holubová Šmejkalová, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- praktická ukázka na měřišti 2 (cca 60 min.)
Anotace: Studenti se seznámí s měřidly a jejich funkcemi jako vhodným prostředkem pro lepší
orientaci při zpracování vzorků i pro ucelení znalosti o dané problematice.
Osnova:
• informace o měření srážek typu Bulk
• informace o měření srážek typu Wet – only - pro komplexní analýzu obsahu prvků a
těžkých kovů
- pro analýzu obsahu POPs
Literatura:
Ivan Holoubek: Troposférická chemie, Masarykova univerzita, Brno, 2005, ISBN 80-210-3656-7.
www.irz.cz
3.1.8 Meteorologická a klimatologická měření na meteorologické stanici
Pavel Mezera, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- přednáška (cca 40 min.)
Anotace: Cílem přednášky je seznámení studentů s komplexní prací pozorovatele na profesionální
meteorologické stanici kombinovaného typu, uvidí jak se v praxi sestavují zprávy, jejich odesílání do
centra a zpětnou kontrolu.
Osnova:
• profesionální stanice kombinovaného typu ,způsob práce, provozní informace
• program Monitwin
• vytváření synoptických a klimatických zpráv
• zprávy bouře a rad
• komunikace s centrem
• přístrojové vybavení
• používaná literatura
Literatura:
http://pr-asv.chmi.cz/synopy-map/pocasisp.php?ukazatel=stanice&pozadi=mapareg&graf=ano
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
11
3.1.9 Vzorkovací programy Centra pro výzkum toxických látek v prostředí
na Observatoři Košetice – použité metody vzorkování
RNDr. Roman Prokeš, Ph.D., Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
- přednáška a praktická ukázka (cca 3 hod.)
Anotace: Krátké představení vzorkovacích programů Centra pro výzkum toxických látek v prostředí
(Monet CZ, Monet Evropa, Monet Afrika, Monetairnet) realizovaných na observatoři Košetice.
Stručné seznámení studentů s teorií vzorkování, jeho možnostmi a případnými aplikacemi. Hlavním
zaměřením přednášky je vzorkování ovzduší, vody a sedimentů.
Osnova:
• vzorkovací programy centra
• použité metody vzorkování
o základní pojmy
o strategie vzorkování
o odběr vzorku
o legislativa vzorkování
o nástroje pro odběr vzorku
o odběry různých typů vzorků
• ukázka přístrojového vybavení RECETOX instalovaného na observatoři Košetice
• odběr reprezentativního jednorázového vzorku vody
• odběr reprezentativního jednorázového vzorku sedimentu
• instalace pasivního vzorkovače vody
Literatura:
www.recetox.muni.cz
www.monairnet.eu
http://monet-cz.cz/
http://www.genasis.cz/
http://www.recetox.muni.cz/rc/index.php
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
12
3.1.10 Atmosférická stanice Křešín u Pacova
Ing. Vlastimil Hanuš, Oddělení atmosférických toků a dálkového transportu látek, CVGZ AV ČR
- přednáška a prohlídka (cca 60 min.)
Anotace: Studenti se seznámí s Atmosférickou stanicí, která slouží jako národní monitorovací bod
výskytu a dálkového přenosu skleníkových plynů, vybraných znečišťujících látek a základních
meteorologických charakteristik. Stanici tvoří 250 m vysoký atmosférický stožár, na jehož různých
výškových úrovních jsou sledovány atmosférické koncentrace skleníkových plynů (CO2, CH4, CO, N2O,
SF6), znečišťujících látek (troposférického ozonu, plynné rtuti, aerosolů), základní meteorologické
charakteristiky (teplota, tlak a vlhkost vzduchu, směr a rychlost větru) a výška mezní vrstvy atmosféry.
Toto zařízení bude součástí sítě atmosférických stanic evropské výzkumné infrastruktury ICOS. Poloha
v těsném sousedství observatoře Košetice a dalších výzkumných infrastruktur CzechGlobe
činí atmosférickou stanici významnou v českém i evropském měřítku.
Osnova:
• základní informace o stanici a přehled měřících programů
• prohlídka stanice
Literatura:
http://www.czechglobe.cz/cs/o-nas/prvky-infrastruktury/
3.2 Voda
3.2.1 Seznámení s monitorovacím povodím Observatoře Košetice
(Anenské povodí): hydrologická měření, podkorunová depozice,
půdní vody
Mgr. Jaroslava Svobodová, ČHMÚ, Observatoř Košetice
- prohlídka (cca 2 hod.)
Anotace: Cílem terénní exkurze je seznámení se složkami ekosystému lesa, které jsou monitorovány
v rámci zjištění kvality životního prostředí. Součástí budou i praktické ukázky měření a odběru vzorků,
které slouží jako podklady pro analýzu a výsledné zpracování hodnot toku látek v ekosystému lesa.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
13
Osnova:
• informace o charakteru povodí, praktická ukázka měření průtoku a sběru vzorků
• ukázka měření podkorunových srážek
• ukázka a informace o měření půdních vod
Literatura:
Hydrologie malého povodí 2008, Praha: Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, 2008, ISBN 978-80-87117-
03-3
www.emep.int
3.2.2 Hydrobiologický průzkum vod pro účely bioindikací
Mgr. Karel Brabec, Ph.D., Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
- přednáška a praktická ukázka (celý den)
Anotace: Sladkovodní ekosystémy, zvláště ty říční, se vyznačují značnou prostorovou heterogenitou a
časovou dynamikou, které jsou obrazem klimatických a geomorfologických poměrů v jejich povodí.
Mezi významné složky vodní fauny patří společenstva vodních bezobratlých. Jedná se o druhově
bohatá společenstva se širokou škálou životních strategií umožňujících obsazení rozličných typů
akvatických habitatů. Znalost jejich ekologických nároků a senzitivity vůči faktorům prostředí umožňuje
využití pro indikaci antropogenních degradací na úrovni jedinců, populací a společenstev.
Osnova: Stručný přehled metod pro sledování struktury a dynamiky říčních ekosystémů.
Charakteristika společenstev vodních bezobratlých a jejich využití pro bioindikaci poškození vodních
ekosystémů – přednáška (30 min)
• Sběr informací a materiálu v terénu (120 min)
o Popis lokality, náčrt vzorkovaného úseku toku, vyplnění terénního protokolu
o Měření faktorů prostředí (chemismus vody, rychlost proudění, průtok, záznam teploty
vody)
o Odběr replikovaného vzorku z vybraných typů habitatů, rozlišování základních
taxonomických skupin v terénu
• Metody zpracování makrozoobentosu a systémy hodnocení ekologického stavu – přednáška
30 min.
• Pozorování odebraného materiálu (na observatoři budou k dispozici stereomikroskopy a
mikroskop s procházejícím světlem), determinace, příprava preparátů, dohledání informací o
taxonech, ukázky vyhodnocení dat (120 min)
o Determinace řádu/čeledi s využitím jednoduchého klíče
o Doplnění odběrového protokolu
o Stanovení BMWP skóre u 3 taxonů dosahujících nejvyšších abundancí ve vzorcích.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
14
3.2.3 Kvalitní znalost determinace a ekologie řas a sinic jako cesta k
využití těchto organismů v bioindikacích a biotechnologiích
RNDr. Lenka Šupová (Šejnohová), Ph.D, Biobotany s.r.o., eustigmatos@gmail.com
- přednáška a praktická ukázka (cca 4 hod.)
Anotace: Určitě Vás napadá otázka, proč se vůbec zabývat tak titěrnými organismy, jako jsou sinice a
řasy. Přestože to jsou převážně mikroskopické organismy, jako primární producenti jsou sinice a řasy
na počátku potravního řetězce a vlastně téměř každý ekosystém je na nich závislý a prakticky by se
bez nich zhroutil.
Sinice a řasy jsou také intenzivně využívány v biomonitoringu pro jejich specifickou citlivost
vůči určitým látkám v prostředí. Díky moderním technologiím tento obor prožívá také velký „boom“
v souvislosti s popisem nových bioaktivních látek s protinádorovými účinky, vyhledáváním
alternativních zdrojů biopaliv tzv. druhé generace, které neohrožují vážně ceny potravin, nebo
recyklací živin z odpadních vod aj.
Základem pro využití řas a sinic pro výše popsané účely je vždy kvalitní znalost jejich
determinace (určování) a ekologie, kterými se budeme v následující části kurzu věnovat vč. praxe
během týmové práce.
Osnova:
• Rychlokurz ekologie sinic a řas, jejich význam a výskyt v ekosystému
• Ukázka odběru fytoplanktonu planktonní sítí
• Sběr a determinace materiálu – týmová práce: každý tým (cca 4 studenti) prozkoumá terén
dle instrukcí – zahrnutí terestrické i akvatické typy - plankton i bentos
• Biotechnologie – ukázka práškové biomasy řasy Chlorella z velkoobjemové kultivace z
pracoviště MBU AV ČR Třeboň
Terén:
Jak nasbíráte vzorky, na observatoři Vás očekáváme s mikroskopy k prohlídce donesených řas a sinic
- bude předvedena práce s dichotomickým klíčem na určování základních skupin a nejčastějších rodů
– určování a povídání o indikacích.
1) PRIMÁRNÍ KOLONIZÁTOŘI
Zdůvodnění našeho studia:
Mikroskopické řasy a sinice jsou pro svou odolnost vůči extrémním podmínkám považovány za
významné kolonizátory nově vzniklých substrátů a za první článek v potravních řetězcích.
Jak to v přírodě probíhá:
Inokula sinic a řas (klidová stádia, části stélek) jsou přirozenou součástí aeroplanktonu nebo jsou
přenášeny na tělech organismů. „Spóry“ sinic a řas se zachytí na substrátu a v příhodných
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
15
podmínkách vyklíčí ve stélky, které mechanicky i chemicky rozrušují podklad, tvoří organickou
hmotu a vytváří tak důležitý zdroj potravy a prostředí pro osídlování prostředí dalšími kolonizátory.
Náš model primární kolonizace:
obnažená půda - polní půda příp. mokrá půda na cestách kolem kaluží, obnažené sedimenty nádrží
a rybníků, břehy řek a potoků
Vyhledejte na obnažených půdách zástupce:
• Sinice (Cyanobacteria)
řád Oscillatoriales - vláknité sinice netvořící heterocyty ani akinety např. rod
Phormidium
- makroskopicky - modro-zelené povlaky na půdním substrátu
• Hnědé řasy (Chromophyta), třída různobrvky (Xanthophyceae)
rod Botrydium, přichycení k půdě bezbarvými rhizodidy, pozorování binolupou,
mnohojaderná (sifonální) stélka
- zelené makroskopické (1-3 mm) kuličky inkrustované vápencem (po zašlápnutí
„hlučně“ praskají)
rod Vaucheria - zelená (až do žluto-hnědá) spletená vlákna na substrátu - mikroskopicky
sifonální stélka
• Zelené řasy odd. Chlorophyta, třída Charophyceae (příp. oddělení Charophyta směřující
k vyšším rostlinám)
rod Klebsormidium - vláknitá stélka, buňky s jedním chloroplastem s jasným
pyrenoidem a cytoplasmatickým bezbarvým provazcem
- makroskopicky - zelená vlákna tvořící na substrátu „protierozní“ krustu
• vlastní objevy - nálezy jiných sinic a řas + jejich mikroskopické pozorování a určení
2) PRIMÁRNÍ PRODUCENTI VE STOJATÝCH VODÁCH
Zdůvodnění našeho studia:
Primární producenti hrají nezastupitelnou roli v potravních řetězcích jako organismy vytvářející
organické látky nejčastěji z energie slunečního záření, živin a CO2. Nejdůležitější skupinou
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
16
primárních producentů jsou ve stojatých vodách mikroskopické řasy a sinice, na které je navázaný
celý potravní řetězec tohoto ekosystému. Přestože sinice a řasy dosahují malých rozměrů, jsou
velmi důležitou součástí globální primární produkce. Např. roční produkce uhlíku u mořských
rozsivek dosahuje 200-400 g.m-2
. Pro srovnání – kukuřičné pole má 1000-2500 g.m-2
(VAN DEN
HOEK et al. 1995). Z celkové roční primární produkce Země 1,4×1014
g suché biomasy připadá 20-
25% na mořské planktonní rozsivky a dalších 15-20% na ostatní mořské planktonní řasy (WERNER
1977).
Jak to v přírodě probíhá:
Sinice a řasy jako fotoautotrofní organismy vytvářejí organickou hmotu, která je zdrojem potravy
pro další trofické úrovně potravní pyramidy (potravního řetězce).
Náš model výskytu primárních producentů:
stojaté vody - rybníky, vodní nádrže
Odeberte vzorek vody z nádrže (nejlépe síťový plankton) a pokuste při pozorování vzorku pod
mikroskopem najít:
• Sinice vodních květů: skupina druhů vytvářející ve svých buňkách útvary naplněné
vzduchem tzv. aerotopy, které jim napomáhají vznášet se na hladině, zástupci nejsou
v jedné taxonomické skupině
řád Chroococcales - kokální zástupci
- makroskopicky - práškovitý vodní květ
- kolonie rodu Microcystis
řád Oscillatoriales - bez heterocyty a akinet
- vlákna rodu Planktothrix
řád Nostocales - vlákna s heterocyty a akinetami
- makroskopicky: modrozelený zákal nebo shluky svazečků
- mikroskopicky: rovná nebo spirální vlákna rodu Anabaena
- mikroskopicky: svazečky vláken s dlouhými akinetami rod Aphanizomenon
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
17
• Krásnoočka (Euglenophyta)
- jednobuněční zelení bičíkovci s 1 viditelným bičíkem (2. je zakrnělý), více chloroplastů,
červené stigma, zásobní látky paramylon mimo chloroplast
- rod Euglena - buňky vřetenovité ohebné se spirálovitě vinutými bílkovinnými proužky
- rod Trachelomonas - bičíkatec má na povrchu buňky hnědou často různě strukturovanou
schránku (lorika, inkrustace Fe, Mn)
• Obrněnky (Dinophyta)
- jednobuněční hnědí bičíkovci s pancířem, ve kterém mají v podélné a příčné rýze
umístěné 2 bičíky
- rod Peridinium
• Hnědé řasy - rozsivky
- makroskopicky: hnědý zákal ve vodním sloupci
hnědé buňky umístěné v 2 dílné křemité schránce, často se spojují v kolonie
rod Asterionella - kolonie ve tvaru hvězdičky
rod Fragilaria nebo Nitzschia - protáhlé jednotlivé schránky
rod Aulacoseira - dlouhá vlákna s hnědými chloroplasty
• Zelené řasy
monádoidní - rod Chlamydomonas - nástěnný chloroplast s pyrenoidem, 2 bičíky
jednobuněčné - Pediastrum - 4-128 buněčná plochá cenobia ve tvaru hvězdice
- Scenedesmus - nejčastěji 4buněčné cenobium, ostny na okrajových
buňkách
vlákna: Cladophora - makroskopicky: drsná vlákna na pohmat, mikroskopicky - zelená
větvená vlákna se síťovým chloroplastem
• Zelené řasy - spájivky
jednobuněčné: Staurastrum - buňky vybíhají v úzká ramena
vlákna: šroubatka - Spirogyra - spirálně stočený chloroplast, makroskopicky chuchvalce
vláken, po hmatu kluzká
3) INDIKÁTORY STAVU PROSTŘEDÍ
Zdůvodnění našeho studia:
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
18
Mikroskopické sinice a řasy mají vedle své funkce primárních producentů a kolonizátorů také
důležitý význam z pohledu člověka - dají se využít pro monitoring stavu kvality životního prostředí
(ŽP). Sinice a řasy (fytoplankton, fytobentos) jsou dobrými indikátory především z důvodů jejich
krátkých životních cyklů, mikroskopických rozměrů (rychlá permeabilita skrz membrány) a
z jednoduché stavby buněk. Výhodou využití fytoplanktonu a fytobentosu pro monitoring stavu
kvality ŽP je setrvávání sinic a řas 24h. na místě 365dní v roce - rozdíl oproti přístrojovému měření,
které zachycuje stav pouze v určitý čas. Biomonitoring, který využívá sinice a řasy, vychází z rozborů
kvantity a kvality (druhové složení) fytobentosu a fytoplanktonu (softwarové výpočty biotických
indexů trofie, saprobity, salinity, saturace kyslíkem aj.). Jako příklad z praxe uvádíme využití
fytobentosu pro stanovení kvality tekoucích vod - podkladem jsou rozbory druhového sloužení
rozsivek a jejich kvantity. Tyto data se následně vkládají do programu Omnidia a výstupem jsou
biotické indexy.
Jak to v přírodě probíhá:
Určité druhy sinic a řas jsou specificky citlivé na množství živin, kyslíku, teplotu, těžké kovy aj. a
vyskytují se pouze v určitých podmínkách (případně mají zvýšené % zastoupení v biomase). Také
množství sinic a řas (měření chl-a) vypovídá o stavu ŽP (např. ve stojatých vodách koreluje
s množstvím živin). Z tohoto důvodu jsou sinice a řasy využívány jako tzv. bioindikátory kvality ŽP.
Náš model výskytu primárních producentů:
aquatické i terestrické prostředí
Pokuste se vyhledat:
A) Terestrické prostředí - indikace „zdravého“ ŽP - borka stromů
• Zelené řasy
- rod Trentepohlia - borka stromů oranžové povlaky na stromech, vláknitá větvená
stélka, indikace „zdravého“ ŽP
- určité druhy lišejníků indikují kvalitu ŽP - dáno citlivostí symbiózy mykobionta a
fotobionta - např. zelená kokální řasa Apatococcus - zelené povlaky na plotech, na
borkách stromů
B) Aquatické prostředí
tekoucí vody, bystřiny - indikace „zdravého“ ŽP -
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
19
• Ruduchy - rody Hildebrandia, Lemanea - indikace zvýšeného množství kyslíku, nárosty na
kamenech
• Hnědé řasy - rozsivky např. rod Pinularia - indikace oligo-mesosaprobity, acidity, epipelon
(dno - povrch bahna, písku - klidnější část toku)
stojaté vody - indikace přítomnosti některých látek
• Krásnoočka Trachelomonas, Euglena (Euglenophyta) - zvýšené množství organických látek,
hladina rybníku (především typ „kachňák“) - povrchová neustonická blanka
• Sinice - vlákna rodů Phormidium, Oscillatoria - rozvoj ve větším množství indikace zvýšené
trofie i saprobity, nárosty na rostlinách, na kamenech
• Hnědé řasy - rozsivky: rody Diatoma, Navicula, Nitzschia - indikace zvýšené trofie, nárosty
na kamenech (pro výpočty indexů je důležitá determinace na úroveň druhů)
(Kalina & Váňa, 2010; van den Hoek et al., 1995)
3.3 Půda
3.3.1 Pedologie a odběrové techniky pro průzkum a monitoring půd
Ing.Milan Sáňka, Dr., Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
- přednáška a praktická ukázka (cca 4 hod.)
Anotace: Vnímání pojmu "kvalitní půda" se liší podle priorit, jež jsou individuálně přisuzovány
jednotlivým funkcím (využití půdy v zemědělství, využití půdy v krajině, ekosystémové interakce,
socioekonomické vztahy atd.). Je nutno uvést, že moderní zemědělské a lesnické vědy uznávají jako
indikátory kvality půd nejen agrochemické a produkční vlastnosti, ale též vlastnosti důležité
z ekologického hlediska protože půdy již zdaleka neplní pouze funkci produkční, ale mnoho dalších
funkcí. V zásadě všechny obecné funkce půd lze přiřadit i půdám zemědělským a lesním.
Osnova:
Obecně
• Stručné seznámení s cíli zemědělské a lesnické pedologie v ČR, průzkumy a monitorizační
programy půd (KPP, systém BPEJ, lesnická typologie, AZP, registr kontaminovaných ploch,
BMP).
• Půda jako součást ŽP – indikátory kvality
• Metody odběru vzorků
• Stručná informace o půdním pokryvu zájmového území.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
20
U sondy
• Principy klasifikace podle Taxonomického klasifikačního systému půd, popis hlavních
diagnostických horizontů u sondy a záznam do formuláře – každý individuálně (příloha).
• Odběr neporušených půdních vzorků – fyzikálních válečků. Praktický příklad
• Odběr porušených půdních vzorků z pedologické sondy.
• Odběr porušených půdních vzorků z plochy. Praktické příklady použití různých odběrových
zařízení.
Pochůzka v terénu
• Diagnostika půd v terénu pomocí pedologické sondýrky – vpichová sonda. Ukázky vyskytujících
se půdních typů a popis jejich profilu ze sondýrky (kambizem, glej, ranker, možná další)
• Půdotvorné procesy – příklady v terénu
• Diskuse při pochůzce
http://pedologie.czu.cz/
http://ldf.mendelu.cz/ugp/vyuka/materialy-ke-stazeni
http://klasifikace.pedologie.cz/
3.3.2 Bioindikace stavu půd – fytocenologický průzkum
Mgr. Veronika Kalníková, Ústav botaniky a zoologie, MU
- přednáška a praktická ukázka (cca 3 hod.)
Anotace: Cílem tohoto cvičení bude ukázka terénního výzkumu vegetace s identifikací druhového
složení, vztahů k prostředí a rozložení v prostoru. Důraz bude kladen na modernější ekologický přístup
k průzkumu, zaměřený na poznání vazeb určité části vegetačního kontinua na její životní podmínky,
přičemž se hodnotí velikost a uspořádání populací v prostoru nejen z hlediska druhového složení, ale i
z hlediska kvantitativního vztahu jednotlivých druhových populací. V terénu budou vytyčeny plochy a
kromě kvantitativní informace (výskyt např. vzácný, hojný atd.) bude provedena analýza prostorové
struktury ve vertikálním i horizontálním směru, kvantitativní hodnocení jednotlivých populací podle
stanovené metodiky synmorfologie (patrovitost, repartice, abundance, dominance, konstance). Bude
proveden fytocenologický snímek na několika lokalitách a snímky budou porovnány. Cílem bude také
poznání životních podmínek, vztahů jednotlivých populací k prostředí, konkurenčních vztahů atd. a
diskuse nad jejich bioindikační rolí (synekologie). Bude věnována pozornost životnosti a dynamice
jednotlivých populací, jejichž vlastnosti rozhodují o dalším směru vývoje příslušného společenstva
(syndynamika). Na základě všech dosažených informací bude provedena ukázka zařazení příslušných
společenstev do systému (syntaxonomie).
Práci v terénu bude předcházet přednáška o přístupech fytocenologického průzkumu a součástí jsou
také dodané výukové materiály s příklady.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
21
3.3.3 Bioindikace stavu půd - půdní biota
Mgr. Lenka Petráková, Ph.D., Ústav botaniky a zoologie, MU
- přednáška a praktická ukázka (cca 3 hod.)
Anotace:
Půdní prostředí pokytuje životní prostor pro širokou škálu (nejen) bezobratlých živočichů. Kvalita
půdy, její fyzikální a chemické vlastnosti, mají podstatný vliv na druhovou rozmanitost a hustotu
jejího osídlení. Vzorkování půdní bioty můžeme provádět několika různými způsoby, v závislosti na
cílové skupině živočichů. Během přednášky se studenti dozvědí, jak postupovat při odebírání vzorků
půdní fauny. Získají přehled o základních skupinách bezobratlých živočichů, s nimiž se mohou setkat
při hodnocení kvality půdy, a naučí se v praxi determinovat nejčastější zástupce jednotlivých řádů.
Osnova:
• Metody vzorkování půdní bioty (přednáška, 20 minut)
• Přehled hlavních skupin živočichů žijících v půdě, jejich ekologie a rozmanitost (přednáška, 75
minut)
• Odběr a zpracování půdních vzorků (praktické cvičení, 40 minut)
• Determinace vybraných zástupců (praktické cvičení, 40 minut)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
22
4 Část B - praktická část
Jméno a příjmení: UČO: Obor:
4.1 Přednášky a exkurze po observatoři
Odpovězte na následující otázky.
Jakou oblast reprezentuje observatoř z pohledu znečištění ovzduší?
Jmenujte parametry, které se sledují na observatoři z oblasti kvality ovzduší - alespoň 10 parametrů a
při sledování povrchové vody – alespoň 5 parametrů?
Vysvětlete, co znamenají zkratky:
GAW/WMO
GAWSIS
EMEP/ECE
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
23
ICP-IM?
Jaké je převládající proudění větru na observatoři?
Co je to integrovaný monitoring?
Jaký význam má měření podkorunové depozice (throughfall)?
Jak se měří průtok? (studenti si můžou zkusit průtok sami změřit)?
Jmenujte jednotlivé meteorologické parametry a uveďte, jak se měří na profesionální meteorologické
stanici?
Jak vzniká zpráva SYNOP?
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
24
Měří se na OBK úroveň radiace (aktuální zejména po problémech v Japonské elektrárně Fukušima)?.
Pokud ano, jak?
Jaké jsou hlavní cíle ISKO?
Jmenujte některé pravidelné výstupy ISKO?
Které z měřených polutantů mají přímý vztah ke globální změně klimatu?
Jmenujte typy měření kvality srážek?
V jakých mezinárodních projektech a programech je OBK zapojena?
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
25
U kterých parametrů disponuje OBK 20 letou a delší časovou řadou?
Jaké jsou v současné době nejvážnější globální a regionální problémy související s kvalitou ovzduší?
Jaký je velikostní rozsah aeroslových částic?
Uveďte příklad přírodních aerosolů (min. 3)
Proč se zabýváme měřením aerosolových částic? Jaké jsou jejich funkce?
Proč dochází v kondenzačním čítači částic ke kondenzaci?
Do kolika velikostních tříd jsou aerosoly na observatoři Košetice tříděny přístrojem SMPS?
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
26
Jakou optickou vlastnost měří Nephelometer a Aethalometer?
Co znamená MONET?
Popište princip pasivního a aktivního vzorkování ovzduší?
Navrhněte vhodné vzorkovací místo pro aktivní a pasivní odběr ovzduší v blízkosti observatoře (mimo
areál observatoře), krátké zdůvodnění výběru?
Jaké znáte biotické pasivní vzorkovače ovzduší?
Jaké parametry a které skleníkové plyny jsou součástí měřícího programu atmosférické stanice
CZECHGLOBE?
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
27
4.2 Hydrobiologie
4.2.1 Bezobratlí
Vyplňte terénní protokol, do zákresu lokality vyznačte významné hydromorfologické prvky, charakter
břehových porostů a indikátory antropogenní degradace; proveďte odhad plošného zastoupení
jednotlivých typů substrátu na vzorkovaném úseku.
Proveďte měření teploty vody, vodivosti na habitatech peřej, tišina, příbřežní zóna (pro každý 3
opakování); zvolte příčný transekt, kde očekáváte nejmenší heterogenitu proudových podmínek a
změřte 5-10 bodových rychlostí proudu (ve hloubce 40% nad substrátem), vypočítejte aktuální průtok
v profilu.
Pomocí ruční sítě odeberte „kopaný“ vzorek makrozoobentosu z vybraných typů habitatů (směsný
vzorek ze tří plošek 25x25 cm z každého typu habitatu) - peřej, tišina, příbřežní zóna; vzorkování
doplňte ručním sběrem přisedlých živočichů a popisem habitatu podle protokolu (hloubka, rychlost
proudění, typ substrátu).
Na základě studia poskytnuté literatury a konzultací s lektorem popište 3 zástupce bezobratlých
živočichů nalezené na vybraném typu habitatu, o kterých si myslíte, že jsou specifičtí pro
environmentální podmínky tohoto habitatu (životní strategie, morfologické a behaviorální adaptace).
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
28
TERÉNNÍ PROTOKOL (KOŠETICE)
Lokalita Tok Datum Vzorkující osoby
Souřadnice
Hydromorfologické charakteristiky
Šířka koryta (m) Zahloubení koryta (m)
Popis lokality
Délka studovaného
úseku toku
Zastínění
(krok 20%)
L1 L2 L3
teplota vody (°C)
vodivost (µS.cm )
-1
rozpuštěný kyslík (mg.l )
-1
saturace kyslíku (%)
meandrující
divočící
rozvětvený
zákruty
přirozeně přímý
napřímený
Trasa toku
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
29
TERÉNNÍ PROTOKOL (KOŠETICE)
kód hloubka
(m)
rychlost
proudění
(m.s )
-1
substrát
Odběrové body
Minerální substráty: % Biotické substráty: %
HP - hygropetrické habitaty AL - makroskopické řasy
MG - megalithal (>40 cm) AS - mikroskopické řasy
MK - makrolithal (20-40 cm) MF- makrofyta
MS - mesolithal (6-20 cm) LPTP - živé části terestrických rostlin
MI - mikrolithal (2-6 cm) XY- xylal
AK - akal (2 mm - 2 cm) CPOM - hrubá partikulovaná organická hmota
PS - psamal/psamopelal (6 µm - 2 mm) FPOM - jemná partikulovaná organická hmota
AG - argylal (<6 µm) BC - bakteriální nárosty (sapropel)
Podíl tišin (%) Podíl břehové linie s dřevinnou
vegetací (krok 10 %)
Plo <šné zastoupení typů substrátu (krok 5%; 5% „+”)
Využití krajiny v říční nivě (krok 10 %)
les orná půda louka sídla
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
30
4.2.2 Sinice a řasy
Protokol nálezů a mikroskopického pozorování sinic a řas
Košetice 2017
Tým: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Složení týmu:
Jméno a příjmení studenta Obor, ročník studia
………………………………………… - …………………………………………
………………………………………… - …………………………………………
………………………………………… - …………………………………………
………………………………………… - …………………………………………
………………………………………… - …………………………………………
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
31
Protokol:
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopie - náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
32
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
33
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
34
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
35
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
36
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
37
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
38
Číslo vzorku/tým*: /
Datum odběru*:
Odběr provedl*:
Popis biotopu:
Makroskopický vzhled odebraného vzorku:
Mikroskopický náčrt:
Determinace (rod/skupina): /
KOLONIZÁTOR/PRODUCENT STOJATÉ VODY/ INDIKÁTOR (zakroužkuj správné)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
39
*uveďte také na vzorkovnici (např. 5/IV., 12.6., LŠ)
Literatura:
Kalina, T., Váňa, J. (2010): Sinice, řasy, mechorosty a podobné organismy v současné biologii. –
Karolinum, 608pp. ISBN 9788024610368
van den Hoek, C., Mann D.G., Jahns, D.M. (1995): Algae. An introduction to Phycology. – Cambridge University,
627pp.
Werner, D. (1977): The Biology of Diatoms, Botanical Monographs. - University of California Press, v. 13, 498 pp.
Zvi Cohen (1999): Chemicals from Microalgae. – CRC Press, 419pp.
Elektronické zdroje:
www.sinicearasy.cz – základní informace k sinicím a jednotlivým skupinám řas (link skripta pro malou a
velkou fykologii)
www.fytobentos.sinice.cz – .ppt přednášky ke stažení na téma bioindikace pomocí fytobentosu
Základní determinační literatura:
Hindák, F . (ed.) (1978) : Sladkovodné riasy. – SPN Bratislava, 724 pp.
Hindák, F., Komárek, J., Marvan, P., Růžička, J. (1975): Klúč na určovanie výtrusných rastlín, I. diel
Riasy. SPN, Bratislava, 440 pp.
Sládeček, V., Sládečková, A. (1996): Atlas vodních organismů se zřetelem na vodárenství, povrchové vody a
čistírny odpadních vod. 1. díl: Destruenti a producenti. – Česká vědeckotechnická vodohospodářská
společnost, Praha, 322 pp.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
40
4.3 Pedologie
4.3.1 Fytocenologický průzkum
1. Zapište základní identifikační údaje: lokalita, datum záznamu, číslo snímku, velikost plochy
v m², případně stručná charakteristika prostředí.
2. Pomocí tabulky níže zapište v terénu potřebná data pro fytocenologický průzkum. Čerpejte z
výukových materiálů, informací z přednášky a pokynů vyučujícího. Na základě instruktáže na
místě doplňte seznam druhů, které se na ploše vyskytují. Vyjádřete celkovou pokryvnost
všech populací, počet druhů.
3. U každého druhu uveďte abundanci a dominanci podle kombinované stupnice a sociabilitu.
4. Na základě zápisů z jednotlivých ploch sestavte tabulku a určete konstanci.
5. Stanovte dominantní (charakteristické) druhy a pokuste se vyhodnotit, jaký název byste dali
zjištěnému společenstvu (asociaci). V případě, že na některé ploše nápadně převládá ještě
další druh (subdominanta), zkuste také pro tento typ stanovit označení podle systému
(subasociace?).
6. Zkuste charakterizovat hlavní podmínky stavu současného společenstva a trend dalšího
vývoje.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
41
Tabulka
Základní údaje
Jednotlivých snímků
Konstance
V prvním sloupci druhy (druhové složení), ve sloupcích abundance a dominance + sociabilita pro
jednotlivé plochy
Polní půdní záznam - popis půdní sondy
Sonda č.: Půdoznalec:
Lokalita: Pracoviště:
Reliéf: Souřadnice VGS 84 N:
Nadmořská výška: Souřadnice VGS 84 E:
Sklonitost, expozice: Poznámky:
Půdotvorný substrát:
Rostlinný kryt:
Antropické zásahy, eroze:
Podzemní voda:
Datum:
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
43
PŮDNÍ TYP SUBTYP VARIETA FORMA
Indexy
horizontů
Hloubka
horizontů
cm
Barva
Munsell
Struktura
Druh
půdy
Skeletovitost Vlhkost
Novotvary, příměsi,
konkrece, jiné znaky a
vlastnosti
Biologické
vlastnosti
4.3.2 Terénní výzkum vegetace
Cílem terénního výzkumu vegetace je poznání druhového složení (výskyt jednotlivých druhů), vztahů
k prostředí, rozložení v prostoru, ať už na určitém místě nebo na větších územních celcích.
V dřívějších obdobích vývoje těchto studií byl terénní výzkum zaměřen na poznání flory, tj.
druhového složení vegetace na určitém území. Výsledkem byly floristické práce, zpravidla jen výčet
druhů a soubor lokalit, na kterých byl příslušný druh zaznamenán.
Terénní výskyt vycházel ze základní prostorové jednotky území, lokalita (naleziště). Pro
charakteristiku flory byly použity záznamy z jednotlivých lokalit. Později byly připojování poznatky o
podmínkách výskytu – tj. o stanovišti. Vlivem různých životních podmínek byly registrovány odchylky
od tehdy stanovených znaků v rámci jednotlivých druhových populací. Poznatky bylo potřeba
uspořádat do určitého systému hierarchických jednotek. Taxonomické práce hodnotí morfologické
znaky a genetické vztahy v rámci jednoho druhu. Současné výzkumy využívají i možnosti
chromosomové analýzy.
V terénních pracích novějších období se z floristického přístupu vyvinul přístup ekologický, zaměřený
na poznání vazeb určité části vegetačního kontinua na její životní podmínky, přičemž se hodnotí
velikost a uspořádání populací v prostoru nejen z hlediska druhového složení, ale i z hlediska
kvantitativního vztahu jednotlivých druhových populací.
Výzkum je v první fázi zaměřen na poznání určitého vzorku. Výběr zkoumané plochy je zpravidla
záměrný a je dán účelem studia. Zaznamenává se zpravidla datum terénního výzkumu, dále lokalita a
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
46
její poloha (v detailu určená geografickými souřadnicemi – zeměpisnou šířkou, délkou a nadmořskou
výškou). Na rozdíl od floristického přístupu, který jen rámcově podával kvantitativní informace
(výskyt např. vzácný, hojný atd.) je fytocenologický výzkum zaměřen na analýzu prostorové struktury
ve vertikálním i horizontálním směru, na kvantitativní hodnocení jednotlivých populací podle
stanovené metodiky (1). Cílem je také poznání životních podmínek, vztahů jednotlivých populací
k prostředí, konkurenčních vztahů atd. Ve speciálních pracích se vyžaduje podrobnější hodnocení
jednotlivých faktorů, tj. klimatických podmínek, vlastností půd včetně jejich oživení atd. podle
příslušných analytických metodik. Většina analýz je prováděna v laboratořích (2).
V záznamech z terénu je věnována pozornost životnosti a dynamice jednotlivých populací, jejichž
vlastnosti rozhodují o dalším směru vývoje příslušného společenstva. Vývojová dynamika probíhá
zpravidla od strukturně jednoduchých a druhově chudých společenstev k trvalým a složitým
společenstvům (3).
V syntetické části, která spočívá zvláště v hodnocení výskytu daného společenstva na určitém území
nebo na větších územních celcích mohou být stanovena kriteria ohrožení a příslušná opatření na
udržení potřebné pestrosti vegetace dané oblasti (4).
V závěrečné fázi je možné na základě všech dosažených informací zařadit příslušné společenstvo do
systému, jehož základní kriteria a struktura odpovídá taxonomii rostlin a živočichů (5).
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
47
SYNMORFOLOGIE
Cílem synmorfologického studia je poznání prostorového uspořádání a podílu jednotlivých populací
ve vegetační struktuře.
Patrovitost je výsledkem prezence druhů a souboru podmínek na lokalitě. Rozlišují se základní patra
– stromové E₃, keřové E₂, bylinné E₁ a patro mechové E₀. V rámci jednotlivých pater jsou rozlišovány
vrstvy (α, β……) podle rozložení biomasy.
Repartice je výsledkem ekologických abiotických i biotických podmínek v horizontálním směru;
možnosti zaznamenání jsou např. fotograficky, běžně se používá zákres s příslušným rozlišením
jednotlivých populací. V lesních porostech se vžil pojem zápoj. V jednotlivých patrech se repartice
hodnotí zvlášť.
Základem pro záznam je výběr lokality, dále vymezení hodnocené plochy; v jednoduchých
společenstvech se vystačí v řádu m², při studiu lesních společenstev je potřeba 200 – 400 m².
Dalším krokem je sepsání druhů, které se na studované ploše vyskytují – zpravidla od druhů
s největším zastoupením – a doplnění dalších znaků, které je vzájemně odlišují.
Abundance – početnost – zaznamenává početní zastoupení jedinců příslušné populace, zatímco
dominance – pokryvnost (příp. mohutnost) vyjadřuje podíl na horizontálním uspořádání vegetace na
příslušné ploše.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
48
Dalším znakem, který se v terénu zapisuje, je sociabilita, tj. jakým způsobem se jednotlivá individua
sdružují.
Ve speciálních případech se zaznamenává vitalita – životnost, která rozhoduje o přežívání jistého
druhu v daných podmínkách a může ovlivňovat další vývoj společenstva.
Pro úplnost uvedeme další znak, který se ale hodnotí teprve v syntetické fázi práce (stálost neboli
konstance).
Kombinovaná stupnice pro abundanci (početnost) a dominanci (pokryvnost resp. mohutnost)
populací:
r – druh velmi řídký (často jen jediný jedinec) s velmi malou pokryvností
+ - (křížek) druh řídký s velmi malou pokryvností
1 – druh pokrývající do 5% plochy nebo druh řídký s velkou pokryvností
2 – druh velmi početný nebo pokrývající 5 – 25% plochy
3 – druh pokrývající 25 – 50% plochy
4 – druh pokrývající 50 – 75% plochy
5 – druh pokrývající 75 – 100% plochy
Stupnice pro sociabilitu (zapisuje se za znak pro abundanci a dominanci, odděleně tečkou):
1 – druh rostoucí jednotlivě
2 – druh rostoucí ve skupinách nebo tvořící trsy
3 – druh rostoucí ve větších skupinách
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
49
4 – druh rostoucí ve větších koloniích
5 – druh rostoucí v rozsáhlých plochách
Třídy konstance (stálosti):
I – druh vzácný nebo nahodilý
II – druh málo častý
III – druh častý
IV – druh vyskytující se ve většině případů
V – druh stálý (ve všech případech)
Uvedené znaky a jejich hodnoty vyplývají zpravidla z kombinace druhových vlastností, tj. závislosti na
určitých nebo méně specifických životních nárocích.
Patrovitost porostu v nadzemním a kořenovém prostoru
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
50
Záznam repartice (horizontální rozložení populací)
Vertikální a horizontální struktura je výsledkem využívání jak nadzemního, tak i půdního prostoru
jednotlivými druhovými populacemi a vlastnostmi dalších faktorů, které se na konkrétním místě
uplatňují.
Všechna tato fakta se zapisují do terénního bloku podle pochůzky v terénu. Zápisy se provádějí
zpravidla s ohledem na postup dalších pracovních postupů. Pro syntaxonomický popis nového nebo i
známého společenstva je potřeba minimálně pět zápisů z terénu.
Vedle uvedených postupů a nejlépe na začátku práce se zapisují základní identifikační údaje, a to
lokalita, datum záznamu, číslo snímku, velikost plochy v m², celková pokryvnost všech populací, počet
druhů, případně stručná charakteristika prostředí.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
51
SYNEKOLOGIE
Synekologické hodnocení se v jednoduchých pracích omezuje na základní údaje o mikroklimatu,
terénu (např. sklon), o půdě, antropogenních vlivech atd., které ovlivňují vnitrodruhové a
mezidruhové vztahy, případně vztahy k ostatním biotickým složkám.
Podrobnější práce vyžadují povětšinou informace získané odběrem vzorků půdy, celkové biomasy,
atd.
Vazby na prostředí jsou zpravidla patrné v terénu. Pokud vezmeme např. zonaci na březích rybníků,
je už na místě patrné, že zonace je výsledkem především zrnitosti a struktury substrátů, obsahu vody,
případně mikrobiálního oživení atd.
Praktický význam studia ekologických vztahů mezi rostlinami a prostředím umožňuje stanovit
indikační hodnotu, tj. využití vegetace pro aspoň orientační stanovení základních faktorů v prostředí.
Indikační geobotanika rozlišuje skupiny indikátorů, které vypovídají např. o pH půdy – druhy kalcifilní,
neutrofilní až acidofilní. Podle obsahu vody v prostředí pak druhy vodní, mokřadní, mezofilní až
suchomilné (xerofilní). Podle vazby na teplotu je možné odlišit druhy chladnomilné a teplomilné atd.
Podle zrnitosti půdy se dají rozlišovat pelofyty na jemnozrnných substrátech, pedofyty na běžných
půdách, psamofyty na písčitých substrátech atd.
Souhrnné výsledky představují potom synekologickou charakteristiku příslušného společenstva.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
52
SYNDYNAMIKA (také syngeneze)
Toto odvětví studia vegetace hodnotí vývojové trendy porostů společenstva v čase. Tyto trendy se
dají odvodit ze srovnání jednotlivých zápisů, případně jejich řady. Vývoj závisí nejen na vztazích mezi
jednotlivými populacemi a jejich prostředí, ale ještě na dalších vlastnostech. Uvedeme např. možnost
šíření semen a plodů různými “dopravními“ prostředky, např. větrem (anemofilie), ptáky
(ornitochorie), mravenci (myrmekofilie), označení se váže na způsob rozšiřování diseminací. Vedle
toho se dá rozlišovat propagace – rozrůstání nadzemními šlahouny nebo podzemními oddenky.
Oba procesy umožňují uplatnění v konkurenci jak v nadzemním, tak i podzemním prostoru. Vývojová
stadia probíhají od jednoduchých společenstev R-stratégů, tj. druhů, které vytvářejí sice velký počet
jedinců, ale s krátkodobým vývojovým cyklem. K nim patří jednoleté druhy. V následné fázi se
uplatňují K-stratégové – druhy, které jsou více méně konstantní a vytrvalé a osazující postupně celý
prostor až do konečného stadia, ve kterém zaujímají a ovlivňují největší část prostoru a vytvářejí také
největší podíl biomasy (K – hranice kapacity prostoru).
Vývojová stadia tvoří sukcesní řadu od stadia iniciálního až po konečné nejtrvalejší, které je
výsledkem všech vazeb ovlivňovaných především klimatem – klimax.
Ve vztahu k času se odlišují sukcese aktuální v krátkých obdobích, sekulární ve stoletích a
geohistorické, podmíněné výraznými změnami klimatu, substrátů atd. (např. sukcese po
kontinentálním zalednění). Vzácně je možné uvažovat o primární sukcesi, protože většina území je
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
53
dlouhodobě ovlivňována činností člověka; v současné době jsou to povětšinou náhradní
společenstva.
SYNCHOROLOGIE
V rámci synchorologických studií je sledována podobnost příslušného společenstva na místech
s obdobnými ekologickými vlastnostmi prostředí ve stanovené oblasti. Na větších územích se
uplatňují rozdíly mezi vegetačními stupni (stupňovitost) ve směru vertikálním a dále zóny (zonálnost)
podle klimatických pásem. V různých oblastech se dají vysledovat společenstva stejné prostorové
struktury a ekologických funkcí, i když jejich druhové složení je odlišné. V geografických podmínkách
jsou vyvinuty např. převážně bylinné formace s různým označením, např. ruské stepi, severoamerické
prérie, jihoamerické pampy atd. Podobně je tomu u porostů tvrdolistých křovin, jako jsou macchie ve
Francii, chapparall v Kalifornii, scrub v Austrálii atd.
V rozšíření druhů a tím i dominant společenstev je málo druhů kosmopolitních, povětšinou jsou
vázány na určitou hlavní oblast rozšíření – areál, např. druhy alpinské, mediteranní, karpatské atd.
SYNTAXONOMIE
Podobně jako rostlinné a živočišné druhy jsou hodnoceny podle taxonomické (genetické) příslušnosti,
tak i společenstva jsou řazena do systému a to na základě shora uvedených kritérií. V systému se
sleduje trend od jednoduchých krátkodobých společenstev po strukturně složité a dlouhodobé
porosty. Respektuje se tedy určitá sukcesní řada, případně dominantní ekologické rozdíly.
Pracovní postup se odvíjí od srovnání jednotlivých fytocenologických snímků (záznamů v terénu) ve
fytocenologické tabulce, kde se doplní už získané informace v terénu.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
54
V záhlaví tabulky se uvede číslo snímku (záznamu), datum, velikost zkoumané plochy, celková
pokryvnost, pokryvnost jednotlivých pater. Popis lokalit se uvede pod tabulkou.
Podle potřeby se dále do tabulky zařadí jednotlivé druhy podle pater a podle hodnot dominance a
abundance. U jednotlivých druhů se stanoví příslušná třída konstance (I – V třídy po 20ti procentech
prezence).
Na základě vyhodnocení tabulky je možné zjistit, které druhy jsou konstantní, které mají případně
blízkou dominanci a abundanci (druhy dominantní). Podle toho se stanoví druhy pro společenstvo
charakteristické, které společenstvo „budují“ (vytvářejí vzhled, patrovitost, ovlivňují ekologické
funkce a vytvářejí také největší podíl biomasy) a dále druhy diagnostické (odlišující od jiných
podobných společenstev) a druhy průvodní, které se vyskytují jen přechodně a nejsou pro vývoj
společenstva významné.
Pro zařazení do systému a označení společenstva jsou k dispozici regionální fytocenologické studie.
Systém společenstev má podobný hierarchický sled jako druhové taxonomie.
Základní jednotkou systému je asociace. Porosty asociace mohou být v základním složení jednotné,
ale s různými dominantními druhy. Např. v lesních porostech jsou plochy v bylinném patru porostlé
ostřicí chlupatou (Carex pilosa) nebo mařinkou vonnou (Asperula odorata); ty je možné odlišit jako
samostatné subasociace s příslušným názvem.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
55
Názvy jsou odvozovány od latinského názvu příslušného dominantního druhu s koncovkou –etum a
s druhovým jménem ve 2.pádě.
Jako příklad uvedeme zařazení společenstva bukového lesa (dominanta buk lesní – Fagus silvatica):
asociace: Fagetum silvaticae
sub.as.: Fagetum silvaticae asperul etosum odoratae (s mařinkou)
svaz: Fag ion silvaticae
řád: Fag etalia silvaticae
třída: Fag etea silvaticae
respektive Querco-Fagetea (společenstva listnatých lesů).
Další potřebné informace je potom potřeba ještě doplnit v doprovodném textu.
Při sestavování práce je nutné uvádět citace použité literatury v textu a na závěr kompletní seznam
všech literárních pramenů.
Přiloženy jsou dvě ukázky využití materiálů z terénních průzkumů a syntetické práce.
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
56
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
57
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
58
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
59
4.3.3 Terénní výzkum – půdní biota
Proveďte odběr půdního vzorku pomocí půdní sondy. Ze vzorku vytřiďte bezobratlé živočichy a zařaďte je
na úroveň řádu. Pomocí vhodného determinačního klíče určete rody / druhy vybraných zástupců.
Aplikujte poznatky o jejich ekologii k přibližnému zhodnocení kvality prostředí, ve kterém se tito
živočichové vyskytují.
Uveďte alespoň tři metody odběru a tři metody zpracování půdních vzorků?
V jaké maximální hloubce pod povrchem se ještě vyskytují bezobratlí živočichové?
Jaké skupiny bezobratlých lze použít jako vhodné bioindikátory?
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
60
5 Poznámky:
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
61
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno
62
6 Závěr
Vlastními slovy zhodnoťte přínos terénního cvičení pro Vás. Dejte podněty na
zlepšení do dalších let apod.