E5080 Obecná ekotoxikologie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Luděk Bláha, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Luděk Bláha, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Luděk Bláha, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 9:00–10:50 D29/252-RCX1
Předpoklady
NOW( E5081 Obecná ekotoxikologie - cv )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem kurzu je (1) představit studentům problematiku Ekotoxikologie jako vědní discipliny s řadou přesahů do aplikované sféry včetně legislativy, (2) poskytnout informace o konceptech, metodách (laboratorních a terénních), interpretacích a využití výsledků ekotoxikologie v současné legislativě, (3) prezentovat příklady ekotoxikologických studií ve vodním a terestrickém prostředí.
Výstupy z učení
Po absolvování kurzu:
Studenti budou schopni chápat koncepci ekotoxikologie, která vychází ze schématu: stresory (tj. cizorodé chemické látky nebo fyzikální faktory) působí na organismy a vyvolávají v nich škodlivé efekty (biologické systémy jsou chápány jako receptory působení stresu).
Studenti budou schopni popsat a vysvětlit efekty na organismech žijících v přirozeném prostředí, v ekosystémech (od bakterií, přes rostliny a bezobratlé po obratlovce, včetně člověka).
Studenti dokážou diskutovat a interpretovat obecné principy ekotoxikologie a budou zvládat hodnocení a využití metodických postupů v ekotoxikologii pro předpovědi toxických účinků látek. Studenti budou schopni zdůvodnit aplikace a využití poznatků ekotoxikologie v praxi.
Osnova
  • 1 - historie a postavení ekotoxikologie. Ekotoxikologie jako věda o působení stresorů na ekosystémy a jejich živé složky; vědomostní předpoklady ekotoxikologa; ekotoxikologie vs. toxikologie humánní a veterinární, ekotoxikologie a ekologie; pojmy a principy toxikologie a ekologie; vztahy a propojení ekotoxikologie s dalšími biologickými vědami a vědami o životním prostředí; ekotoxikologie retrospektivní a prospektivní; členění ekosystémů a studium ekotoxikologie (akvatická a terestrická ekotoxikologie); terminologie ekologie a environmentální toxikologie.
  • 2 - chemické látky v ekosystémech. Parametry chemických látek významných pro ekotoxikologii (obecné a specifické parametry - rozdělovací koeficienty, sorpční konstanty, lipofilita); základní osud chemických látek v prostředí - transport, distribuce, transformace; biokoncentrace a biodostupnost - specifika akvatického a terestrického ekosystému; biotické transformace - biodegradace, metabolismus toxických látek.
  • 3 - základní ekotoxikologie přírodních organismů. Koncept expozice-dávka-odpověď, toxokinetika a toxodynamika; akutní vs. chronická toxicita; genotoxicita vs. karcinogenita; biomarkery; hierarchie biologických systémů - specifika a efekty (chemických) stresorů na různých úrovních.
  • 4 - efekty na subbuněčné a buněčné úrovni. Biochemické a molekulární mechanismy toxicity, mutagenita, genotoxicita; orgánové efekty (u vyšších auto- i heterotrofních organismů) - poškození metabolismu, neurotoxicita, endokrinní a reprodukční toxicita, imunotoxicita a další poškození zdraví; organismální efekty (u vyšších auto- i heterotrofních organismů) - poškození zdraví, růstu a vývoje, letální efekty, karcinogeneze, teratogenita;
  • 5 - efekty u různých typů živých organismů in vivo. Ekotoxikologie producentů - sinice, řasy a vyšší rostliny. Ekotoxikologie konzumentů - bezobratlí, obratlovci, člověk jako součást ekosystémů. Ekotoxikologie destruentů - bakterie, houby.
  • 6 - (chemický) stres na úrovni populací, společenstev a ekosystémů. Společenstva - změny druhového složení, indexy biodiverzity. Vlastnosti, stavba, funkce ekosystémů, prostorové a časové členění a změny ekosystémů, vazby mezi složkami ekosystémů, úrovně trofie. Působení chemického stresu na ekosystémové úrovni - odpověď a zotavení; akvatické a terestrické prostředí, ukázky případových studií, indikátory zdraví ekosystému; saprobita vs. toxicita.
  • 7 - experimentální ekotoxikologie. Laboratorní testování vs. přírodní studie in situ a biomonitoring; design a uspořádání experimentů různé složitosti; standardizovatelnost, opakovatelnost, ekologická interpretace výsledků; biologické faktory ovlivňující toxicitu (výživa, pohlaví, věk, roční a životní cykly)
  • 8 - metody studia ekotoxikologie (I) - laboratorní biotesty. Hierarchie a baterie podle trofických úrovní; sledování efektů a jejich parametrizace, odvození a interpretace hodnot ECx, LCx, LO(A)EL, NO(A)EL. metody studia efektů pro akvatické a terestrické organismy - zástupci a příklady; vícedruhové testování - laboratorní mikrokosmy; mikrobiální ekotoxikologie.
  • 9 - metody studia ekotoxikologie (II) - ekologické studie. Metody studia ekotoxikologie in situ - typy a výběr organismů a expozice (kontrolovaná vs. přírodní), negativní-pozaďové kontrolní hodnoty; mikro a mezokosmy. Biomonitoring - přírodní sledování, základní koncepty hodnocení biotické integrity, charakteristiky a parametrizace složení společenstev; problematika a specifika biomarkerů a bioindikátorů.
  • 10 - hlavní třídy ekotoxických látek. Průmyslové a komunální odpady, látky záměrně vnášené do ekosystémů; stručné charakteristiky hlavních skupin - vstupy do prostředí, osud a toxické efekty: anorganické látky (kovy, plyny, anorganické nutrienty- fosfor, dusík); organické polutanty (organické plyny, rozpouštědla, pesticidy, produkty a meziprodukty průmyslových činností a produkty spalování).
  • 11 - využití poznatků ekotoxikologie. Principy a význam modelování vztahů mezi strukturou a biologickou aktivitou (QSAR). Hodnocení rizik - základní koncept a realizační schema, nebezpečnost vs. riziko, analýza osudu, analýza efektů, přístupy k syntéze - posouzení rizika; humánní vs. ekologická rizika. Národní a mezinárodní standardy pro ekotoxikologii, právní využití poznatků ekotoxikologie, související praktické aspekty, normy; hygienické hodnocení kvality prostředí - odvození a problematika bezpečných limitů.
  • 12 - pokročilá ekotoxikologie a novinky. Principy ekotoxikologie v 21. století, 3R v ekotoxikologii, toxikogenomika, výpočetní in silico ekotoxikologie, Adverse Outcome Pathways a jejich využití.
Literatura
  • ANDĚL, Petr. Ekotoxikologie, bioindikace a biomonitoring. Vyd. 1. Liberec: Evernia, 2011, 243, [22]. ISBN 9788090378797. info
  • KOPP, Radovan, Klára HILSCHEROVÁ a Eva POŠTULKOVÁ. Základy vodní ekotoxikologie. Vydání první. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2015, 151 stran. ISBN 9788075093349. info
  • WALKER, C. H. Principles of ecotoxicology. 4th ed. Boca Raton: CRC Press, 2012, xxv, 360. ISBN 9781439862667. info
  • Ecotoxicology : a derivative of Encyclopedia of ecology. Edited by Sven Erik Jørgensen - Brian D. Fath. Boston: Elsevier/Academic Press, 2010, xi, 390. ISBN 9780444536280. info
  • Encyclopedia of aquatic ecotoxicology. Edited by Jean-François Férard - Christian Blaise. Dordrecht: Springer, 2013, s. i-xlvi. ISBN 9789400750401. info
  • CALOW, P. Handbook of Ecotoxicology Vol. I and II. London, U.K.: Blackwell Scientific publications, 1993. info
Výukové metody
Kontaktní výuka je kombinací přednášek (týdenní cyklus v průběhu celého semestru) a řešení případových studií a příkladů . Doplňkem je paralelní praktické cvičení. Součástí výuky jsou e-learningové podklady ve formě Osnovy v IS.MUNI.CZ. Studenti se také vzdělávají formou samotatného projektu (1x za semestr) a průběžných přezkoušení formou odpovědníků (5x za semestr).
Metody hodnocení
Přednášky, týdně, v průběhu výuky 5x online test-odpovědníky. K odpovědníkům se student může v definovaném období neomezeně vracet, proto se pro úspěšné splnění (připuštění ke zkoušce) požaduje 90% bodů pro každý z odpovědníků a absolvování 100% všech odpovědníků. V průběhu kontaktních přednášek jsou dále prováděny minitesty (6x za semestr) - pro připuštění ke zkoušce se absolvování 50% minitestů (výsledky se zaznamenávají, ale nejsou rozhodující - mají pouze procvičovací a informační charakter). 1x za semestr student dále zpracuje miniprojekt na zadané téma (rozsah cca 1xA4). Závěrečná zkouška sestává (i) z písemného testu (50% úspěšnost minimálně), (ii) ústní zkoušky (2 širší otázky), (iii) hodnocení samostatné eseje vypracované den před zkouškou (rozsah 1x A4, hodnotí se originalita a samostatné uvažování). V případě nerozhodné známky se přihlíží k výsledkům práce v průběhu semestru (aktivita, výsledky minitestů).
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2019, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.