Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí  Masarykova Univerzita, Přírodovědecká fakulta  Brno, Česká Republika              Terénní cvičení – observatoř Košetice 2014 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............................................................................................................ 3  3  Část A - anotace jednotlivých bloků............................................................................... 4  3.1  Ovzduší........................................................................................................................ 4  3.1.1  Observatoř Košetice – základní informace .......................................................... 4  3.1.2  Mezinárodní programy a projekty dlouhodobého monitoringu kvality ovzduší na regionální úrovni ................................................................................................................ 5  3.1.3  Informační systém kvality ovzduší ...................................................................... 6  3.1.4  Státní síť imisního monitoringu v ČR – zajištění kvality dat............................... 7  3.1.5  Monitoring kvality ovzduší na Observatoři Košetice .......................................... 7  3.1.6  Aerosolová měření na observatoři Košetice (přednáška 30 min.) ....................... 8  3.1.7  Monitoring na Observatoři Koštice...................................................................... 9  3.1.8  Meteorologická a klimatologická měření na meteorologické stanici................... 9  3.1.9  Vzorkovací programy Centra pro výzkum toxických látek na Observatoři Košetice a použité metody vzorkování – vody, vzduch, sediment .................................. 10  3.1.10  Atmosférická stanice Křešín u Pacova............................................................... 11  3.2  Voda........................................................................................................................... 11  3.2.1  Seznámení s monitorovacím povodím Observatoře Košetice (Anenské povodí): hydrologická měření, podkorunová depozice, půdní vody .............................................. 11  3.2.2  Hydrobiologický průzkum vod pro účely bioindikací ....................................... 12  3.2.3  Kvalitní znalost determinace a ekologie řas a sinic jako cesta k využití těchto organismů v bioindikacích a biotechnologiích................................................................. 13  3.3  Půda ........................................................................................................................... 18  3.3.1  Pedologie a odběrové techniky pro průzkum a monitoring půd ........................ 18  3.3.2  Bioindikace stavu půd – fytocenologický průzkum........................................... 19  4  Část B - praktická část................................................................................................... 20  4.1  Přednášky a exkurze po observatoři.......................................................................... 20  4.2  Hydrobiologie............................................................................................................ 25  4.2.1  Bezobratlí ........................................................................................................... 25  4.2.2  Sinice a řasy ....................................................................................................... 26  4.3  Pedologie ................................................................................................................... 42  4.3.1  Fytocenologický průzkum.................................................................................. 42  4.3.2  Terénní výzkum vegetace................................................................................... 47  5  Poznámky:....................................................................................................................... 61  6  Závěr................................................................................................................................ 63                              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://old.chmi.cz/uoco/struct/odd/ook/index.html  http://portal.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/P5_0_O_nas/P5_3_Organiz acni_struktura/P5_3_11_Ovzdusi/P5_3_11_9_Odd_obser_Kos/P5_3_11_9_1_Zakl_Info&last=false    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  - provést hydrobiologický odběr a rozeznat základní typy organismů  - popsat půdní profil a interpretovat pedologickou sondu  - provést fytocenologický snímek a identifikovat základní druhy rostlin  - diskutovat o různých aspektech terénních metod      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      4 3 Část A - anotace jednotlivých bloků   3.1 Ovzduší   3.1.1 Observatoř Košetice – základní informace 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   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_1_Zakl_Info&last=f alse                    Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      5 3.1.2 Mezinárodní programy a projekty dlouhodobého monitoringu kvality ovzduší na regionální úrovni 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      6 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.  Manual for Integrated Monitoring. 1998 Helsinki: FEI.   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                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      7 Literatura:  http://old.chmi.cz/uoco/isko/tab_roc/tab_roc.html    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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      8  PM10   PM2,5   PAH   VOC   HG   EC/OC   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 na observatoři Košetice (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                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      9 www.tsi.com  www.mageesci.com    3.1.7 Monitoring na Observatoři Koštice 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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      10   Literatura:  http://pr‐asv.chmi.cz/synopy‐map/pocasisp.php?ukazatel=stanice&pozadi=mapareg&graf=ano    3.1.9 Vzorkovací programy Centra pro výzkum toxických látek na Observatoři Košetice a použité metody vzorkování – vody, vzduch, sediment RNDr. Lenka Vaňková, 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, ArcRisk) 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.cz  Odběry vzorků, Sborník přednášek, 2.upravené vydání, kolektiv autorů, uspořádal Ing.Helán, 2006,  ISBN: 80‐86380‐33‐5  Kompendium ochrany kvality ovzduší, 1.vydání, kolektiv autorů, editor Ing.Kurfurst, 2008, ISBN: 978‐ 80‐86832‐38‐8                  Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      11 3.1.10 Atmosférická stanice Křešín u Pacova RNDr.  Alice  Dvorská,  Ph.D.,  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. Adéla Holubová Šmejkalová, 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.    Osnova:                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      12  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      13 3.2.3 Kvalitní znalost determinace a ekologie řas a sinic jako cesta k využití těchto organismů v bioindikacích a biotechnologiích RNDr. Lenka Šejnohová, Ph.D, Laboratoř řasové biotechnologie Třeboň, Mikrobiologický ústav AV  ČR, www.alga.cz, eustigmatos@gmail.com   ‐ přednáška a praktická ukázka (cca 4 hod.)    Anotace: Určitě Vás napadá otázka, proč se budeme zabývat obskurními skupinami jako jsou  mikroskopické sinice a řasy. Odpovědí na tuto otázku je mnoho, první zásadní fakt je, že tyto  organismy stojí na počátku téměř každého potravního řetězce jako primární producenti a život by bez  nich na Zemi neexistoval. Sinice a řasy jsou člověkem 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. třetí 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 výborná znalost jejich determinace (určování) a ekologie, kterými se budeme  v následující části kurzu věnovat vč. praxe během týmové práce. Nejlépe pracující tým získá následně  možnost vyzkoušet si také biotechnologii v praxi ‐ recept na polévku Chlorella + prášek této zelené  řasy s vysokým obsahem proteinů ve formě sušené desintegrované biomasy, kterou naše pracoviště  Mikrobiologický ústav AV ČR v Třeboni vyrábí jako doplněk stravy.  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) dostane náčrty a  fotky  vybraných  sinic  a  řas  a  popis  jejich  ekologie  (kde  by  se  daly  najít)  a  domluví  se  na  průzkum terénu (kdo, co, odkud by mohl přinést); zastoupeny budou terestrické i akvatické  typy ‐ plankton i bentos   Biotechnologie v praxi – polévka Chlorella    Na  observatoři  budou  mezitím  k  dispozici  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 podmínkách vyklíčí ve stélky, které mechanicky i chemicky rozrušují podklad, tvoří                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      14 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 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 .   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.                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      15 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   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                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      16 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: 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                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      17 Pokuste se vyhledat na vyjmenovaných biotopech:  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 ‐    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)    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                  Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      18 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.      3.3 Půda   3.3.1 Pedologie a odběrové techniky pro průzkum a monitoring půd Ing.Ladislav Kubík, Ph.D., Ing.Milan Sáňka, Dr.  ‐ 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.  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.                  Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      19 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    3.3.2 Bioindikace stavu půd – fytocenologický průzkum Doc. Zdeněk Šeda, CSc.  ‐ 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      20 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  ICP‐IM?                  Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      21 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      22 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      23 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      24 Jakou optickou vlastnost měří Nephelometer a Aethalometer?    Co znamená MONET?        Jaký je rozdíl mezi aktivní, pasivním a jednorázovým odběrem – popište hlavní rozdíly?          Navrhněte vhodné vzorkovací místo pro aktivní a pasivní odběr ovzduší v blízkosti observatoře (mimo  areál observatoře), krátké zdůvodnění výběru?              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      25 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      26 4.2.2 Sinice a řasy   Protokol nálezů a mikroskopického pozorování sinic a řas  Košetice 2014  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      27 Seznam nalezených a určených zástupců:         Zástupce   Počet bodů  sinice                          hnědé řasy                zelené řasy                        ruduchy        Celkem bodů  vaříme Chlorella polévku?                      Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      28 Protokol ‐ odběr v terénu  Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      29 Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    *uveďte také na vzorkovnici (např. 5/IV., 12.6., LŠ)                               Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      30 Protokol ‐ odběr v terénu  Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      31 Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    Číslo vzorku/tým*:    /  Datum odběru*:  Odběr provedl*:  Popis biotopu:  Makroskopický vzhled odebraného vzorku:    *uveďte také na vzorkovnici (např. 5/IV., 12.6., LŠ)                               Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      32 Protokol ‐ mikroskopické rozbory  Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                        Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      33 Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                            Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      34 Protokol ‐ mikroskopické rozbory  Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                        Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      35 Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                          Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      36 Protokol ‐ mikroskopické rozbory  Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                        Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      37 Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                            Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      38 Protokol ‐ mikroskopické rozbory  Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                        Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      39 Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                            Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      40 Protokol ‐ mikroskopické rozbory  Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                        Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      41 Číslo vzorku/tým:    Datum odběru:    Mikroskopické pozorování:  Nákres              Popis                   Determinace:    Hodnocení (nákres/popis/determinace, resp. max. 3 body):                          Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno      42 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      43 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      45 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 Doc. Zdeněk Šeda, CSc. 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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    48 záměrný a je dán účelem studia. Zaznamenává se zpravidla datum terénního výzkumu, dále lokalita a  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    49     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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    50 příslušné ploše.    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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    51 2 – druh rostoucí ve skupinách nebo tvořící trsy  3 – druh rostoucí ve větších skupinách  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.                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    52   Patrovitost porostu v nadzemním a kořenovém prostoru        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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    53 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.    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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    54 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.    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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    55 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  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                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    56 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.    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.                Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    57   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.    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    58                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    59                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    60                 Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    61 5 Poznámky:                                                     Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    62                                                     Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí, Kamenice 753/5, Pavilon A29, 625 00 Brno    63 6 Závěr   Vlastními  slovy  zhodnoťte  přínos  terénního  cvičení pro  Vás. Dejte  podněty  na  zlepšení do dalších let apod.