AKTIVITA 12.2.
ŽIVÁ NEBO MRTVÁ VODA? Anotace Kde najdeme vodu stojatou či tekoucí, měkkou či tvrdou, pitnou či odpadní? A existuje živá a mrtvá voda opravdu jen v pohádkách? Žáci provádí hydrobiologická pozorování obyvatel rybníčku a hodnotí kvalitu místní vody.
12 A 02
Zařazení do RVP
Cílová skupina: 6.–7. ročník Počet žáků: 8–15 žáků Cíle:
žák přiřadí charakteristiku vody do místa v krajině žák vymezí a na základě vlastních hydrobiologických pozorování upraví pojem živá a mrtvá voda
Doba trvání: 45 minut Pomůcky: kartičky s charakteristikami vody, kartičky živá a mrtvá voda, charakteristiky čisté a znečištěné vody, zalaminovaná folie se saprobním systémem (vše Příloha 1), lepící guma, pomůcky pro hydrobiologická pozorování – cedníky na tyčích, misky, krabičkové lupy, entomologické pinzety, Petriho misky, určovací klíče, binokulární lupy, infolist pro učitele Klíčová slova: pitná a odpadní voda, čistá a znečištěná voda, chlorování vody, samočištění, čistírna odpadních vod, eutrofizace Popis: Motivační část: Požádáme žáky, aby se rozestoupili kolem stolu na stanovišti Nejcennější tekutina. Nejprve se snažíme tuto krajinu žákům přiblížit. Znáte takovou krajinu? Ve které části takové krajiny bydlíte? Ve které byste chtěli bydlet? Kde všude se v této krajině nachází voda? Nyní rozdáme žákům kartičky s charakteristikami vody (např. voda stojatá, tekoucí, měkká, tvrdá atd.). Necháme je umístit tyto pojmy do krajiny. Pokud někteří žáci nevědí, mohou si přečíst na druhé straně bližší vysvětlení charakteristiky. Společně s žáky jednotlivé charakteristiky projdeme, zastavíme se u těch méně jasných a známých. Nyní přidáme do hry další dvě charakteristiky: živá a mrtvá voda. Na druhé straně karet ale není žádná definice. S těmito charakteristikami jsme se setkali v pohádkách, můžeme je ale použít i v naší krajině? Kde byste tu hledali živou a mrtvou vodu? Necháme žáky, aby se libovolně vyjádřili. Pracovní část: Položíme karty s pojmy živá a mrtvá voda každý na jednu polovinu stolu a poprosíme žáky, aby se domluvili a zkusili k nim přiřadit vybrané charakteristiky týkající se jejich kvality. Zdůrazníme, že jde o naše vnímání těchto pojmů a jak se rozhodneme, tak budeme mít tyto pojmy definované. Není nutné všechny pojmy přiřadit, některé je možné zcela vyřadit. Charakteristiky můžeme k pojmům připevnit pomocí lepící gumy.
NEJCENNĚJŠÍ TEKUTINA I SCÉNÁŘ AKTIVITY
Vzdělávací oblast Člověk a příroda Přírodopis – neživá příroda – oběh vody Chemie – směsi, voda, její čistota Zeměpis – životní prostředí – funkce krajin
Nyní vezmeme žáky k rybníčku. Vysvětlíme jim, že budeme provádět jeho průzkum a pokusíme se přijít na to, zda by mohl být tím, čemu jsme si řekli, že budeme říkat živá či mrtvá voda. Rozdělíme žáky do skupin do 2-3. Každá skupina dostane misku, cedník na tyči a pinzetu. Upozorníme skupiny na to, že svůj průzkum mohou provádět pouze v blízkosti mola. Bereme ohled na to, že my lidé nejsme vodní organismy a měli bychom tudíž zůstat na souši, a naopak vodní živočichy bereme z vody, a měli bychom jim proto obdobné podmínky zajistit i při našem průzkumu a potom je opět do vody vrátit. Musíme proto živočichům do misek nejprve nabrat vodu. Žáci po odlovení odnáší zajímavé druhy na pracovní stůl, kde je třídí do Petriho misek podle skupin a jednotlivé skupiny určují pomocí Klíče k určování vodních bezobratlých živočichů. Je možné drobné druhy prohlížet v krabičkových lupách či pod binokulárním mikroskopem. Na pracovní stůl nyní vyložíme stupně znečištění našich vod živinami (tzv. saprobní systém). Každý stupeň znečištění má určité charakteristické skupiny. Můžeme podle přítomnosti některých skupin určit, jaký stupeň znečištění představuje náš rybníček? Shrnující část: Shrneme spolu s žáky, nakolik se nám podařilo zjistit, zda voda v rybníčku je podle našich charakteristik živá či mrtvá. Každopádně není bez znečištění. Kde se v ní ale vzalo? Odkud se zde vlastně bere voda? Necháme žáky nejprve odhadovat a pak vysvětlíme propojení rybníčku s domem a jeho využití k čištění vody. Vrátíme se k obrázku krajiny a vysvětlíme žákům, že takové procesy probíhají i v ní – samočištění ve vodních tocích, řízený proces čištění v čistírnách odpadních vod. Na závěr se ještě jednou můžeme vrátit k pojmu mrtvá voda. Obvykle se tento pojem chápe tak, že je to voda prakticky bez života. Právě takovou vodu pijeme – chlorováním či ozařováním UV zářením dochází k dezinfekci vody (tedy zlikvidování všeho živého). Podobně bychom mohli chápat vodu převařenou, ale to není jen tak, na usmrcení bakterie potřebujeme vařit alespoň 5 minut, na viry i půl hodiny. V krajině se za mrtvou vodu považuje voda velmi kyselá, která nemá příznivé podmínky pro život. Ale dnes se můžeme s mrtvou vodou setkat i na přehradách při masivním rozvoji řas a sinic, která odčerpá ze spodních vrstev prakticky veškerý kyslík (tzv. eutrofizace). Poznámky: Na závěr vrátíme všechny organismy zpět do rybníčku a necháme skupiny, aby vyčistili pomůcky. Přílohy: Příloha 1 – karty (doplnění saprobního systému, charakteristiky vody, charakteristiky čisté a znečištěné vody) Literatura a informační zdroje: ŠTĚRBA, Otakar. Říční krajina a její ekosystémy. Olomouc: Univerzita Palackého, 2008 PETŘIVALSKÁ, Karolína. Klíč k určování vodních bezobratlých živočichů. Brno: Rezekvítek, 2010.
ŽIVÁ NEBO MRTVÁ VODA - ŘEŠENÍ Umístění kartiček s charakteristikami vody: Pitná voda – za úpravnou vody ve městě, ve studni Užitková voda – ve studni, v barelu na dešťovou vodu, ve městě (po úpravě vody z řeky) Odpadní voda – ve městě od domácností a průmyslových podniků k čistírně odpadních vod Minerální voda – v pramenité oblasti, ve studni, v domácnostech jako balená Balená voda – v domácnostech, obchodech Měkká voda – mraky, louže v krajině, voda v barelu na dešťovou vodu Tvrdá voda – podzemní voda, voda z pramene Slaná voda – na obrázku není, směrem dál po proudu teče řeka až do moře, kde je voda slaná Sladká voda – kdekoli na obrázku Dešťová voda – mraky, louže v krajině, barel na zachycení dešťové vody Stojatá voda – rybník Tekoucí voda – kdekoli v řece Podzemní voda – skrytá pod povrchem může být kdekoli, záleží na podloží, větší zásobárny najdeme v oblasti pramene, níže pak v říční nivě Čistá voda – nejčistší vodu najdeme v pramenné oblasti, a to v řece i v podzemí, neboť zde je nejmenší vliv člověka, níže se do toku dostávají odpadní vody, splachy z polí, dešťová voda s rozpuštěným znečištěním ze vzduchu Znečištěná voda – tam, kde se do vody dostávají další látky, odpadní vody, splachy z polí, dešťová voda s rozpuštěným znečištěním ze vzduchu Pozn. 1. Je vhodné upozornit na to, že pojmy čistá a znečištěná voda jsou subjektivní a souvisí s účelem, k němuž chceme vodu využít. Jinak se tedy bude voda jevit chemikovi, zdravotníkovi či rybářovi, a jinak nám, když se do ní půjdeme vykoupat. Nicméně obecně lze říci, že znečištěná voda obsahuje nadbytečné množství látek, které nemohou být v daném úseku (v daném místě) využity pro růst biomasy. Doplnění k pojmům živá a mrtvá voda: Živá voda – v pohádce se jednalo o vodu, která oživila mrtvé tělo. My ji můžeme chápat jako vodu plnou života, od drobných organismů až po ryby (jako například vodu z našeho rybníčku) nebo jako pitnou vodu s vyváženým, ne příliš vysokým obsahem minerálů, která je pro naše tělo nejzdravější (čemuž se blíží pitná kohoutková voda odvětraná od chloru). Mrtvá voda – v pohádce se jednalo o vodu, která způsobila srůst useknutých částí mrtvého těla. My ji můžeme chápat jako vodu bez života. To může být způsobeno velkým znečištěním vody (např. přítomností vysoce toxických látek, ale také nadbytkem živin eutrofizací spojenou s nedostatkem kyslíku ve vodě). Za vodu bez života ale můžeme považovat i vodu upravenou k pití, u níž je nutné odstranit nebezpečné bakterie a viry a zabránit tak šíření infekčních chorob. To se provádí nejčastěji chlorováním nebo ozonizací vody v úpravnách vody. Dá se tedy říci, že pitná voda je pro naše tělo vodou „živou“, ale z pohledu ostatních organismů vlastně „mrtvou“. Jak hodnotit kvalitu vody? Ke sledovaným parametrům patří celkové znečištění vody, saprobita a trofie. V ČR se tradičně využívá jako kritérium hodnocení vody v tocích saprobita, ve vodních nádržích trofie. Trofie (úživnost) vyjadřuje schopnost daného biotopu reprodukovat v daných podmínkách biomasu. Rozlišujeme vody oligotrofní a eutrofní. Oligotrofní obsahují málo živin, jsou
12 A 02
NEJCENNĚJŠÍ TEKUTINA I SCÉNÁŘ AKTIVITY
INFOLIST 12. 2. I
proto chudé na množství organismů, ale druhově jsou bohaté. Takové vody jsou průzračné, s viditelností na více než 3 m vodního sloupce. Eutrofní vody jsou naopak bohaté na živiny, organismů je zde velké množství, voda je ale méně průhledná (méně než 1 m) a v letním období se často vyskytuje vodní květ. Trofie se hodnotí na základě skutečné organické produkce nebo podle potenciální prokuktivity, kultivací určitého druhu zelené řasy. Saprobita je vlastnost vody způsobená množstvím organických látek a stupněm (i způsobem) jejich rozkladu. Nejlépe odráží momentální zatížení organickými látkami. Rozlišujeme 5 stupňů saprobity: Xenosaprobita, 1. stupeň, neznečištěná voda Oligosaprobita, 2. stupeň, mírně znečištěná voda Beta – mezosaprobita, 3. stupeň, znečištěná voda Alfa – mezosaprobita, 4. stupeň, silně znečištěná voda Polysaprobita, 5. stupeň, velmi silně znečištěná voda Někdy se přičleňují ještě další stupně pro vody antropogenního původu (odpadní vody).
Tab. Saprobní index je možné odhadnout na základě vztahu mezi ním a hodnotou BSK5 a koncentrace kyslíku. K odlišení jednotlivých stupňů saprobity využíváme biologické indikátory, nejčastěji ze skupiny makrozoobentosu. Ty se poměrně dobře odebírají a relativně snadno určují. Přehled charakteristik jednotlivých stupňů najdete na přiložené kartě.
ŽIVÁ NEBO MRTVÁ VODA – INFORMACE O MOKŘADU Mokřad Přirozené mokřady jsou pro čištění odpadních vod využívány více než sto let. Často však šlo spíše o vypouštění odpadních vod bez účelu čištění, protože mokřady byly v minulosti považovány za bezcenné biotopy. V posledních desetiletích naštěstí došlo k výraznému obratu chápání významu mokřadů v krajině. Umělé mokřady jsou systémy, které jsou navrhovány a stavěny tak, aby se při čištění odpadních vod využívaly procesy, které probíhají v přirozených mokřadech. Dělí se podle několika kritérií, především podle druhu použité vegetace a způsobu průtoku odpadní vody. V současnosti jsou nejpoužívanějším typem umělého mokřadu systémy s podpovrchovým tokem, které se dále dělí na systémy s vertikálním průtokem a systémy s horizontálním průtokem (tzv. kořenové čistírny). V severovýchodní části pozemku Otevřené zahrady je umístěn vodní biotop, který funguje jako umělý mokřad. Má tvar nepravidelného oválu a je zásobován šedou vodou z umýváren z 2. a 3. podlaží. Pojem šedá voda se používá pro vodu, která odtéká z umyvadla, vany, sprchy, pračky, myčky a kuchyňského dřezu. Protože je jen velmi málo znečištěná (na rozdíl od černé vody, což je odpad z WC, který se musí čistit v čističce odpadních vod, protože obsahuje velké množství bakterií), dá se dobře znovu využít – v tomto případě je vhodné používat ekologické mycí a prací prostředky, protože jsou snáze a rychleji rozložitelné. Základním principem našeho biotopu je horizontální průtok odpadní vody propustným substrátem, který je osázen mokřadními rostlinami. Při průtoku odpadní vody filtračním materiálem dochází k odstraňování znečištění kombinací fyzikálních, chemických a biologických procesů (filtrace, sedimentace, adsorpce, oxidace, mikrobiálního rozkladu, působení antibakteriálních látek vylučovaných kořeny rostlin). Čistící rostlinná zóna je umístěna na všech okrajích biotopu s výjimkou mola a je od hluboké zóny oddělena kamennou bariérou.
Vybrané parametry vodního biotopu: Rozměry: 10,2 x 6,3 m Hloubka: 0,0–0,6 m a 0,6–1,2 m Celková vodní plocha: 2 50,5 m Celkový objem biotopu: 3 37,9 m Objem hluboké zóny – 3 13,3m Objem čistící zóny – 3 24,6m
Jaký je význam vodního biotopu pro pozemek?
12 A 02
NEJCENNĚJŠÍ TEKUTINA I SCÉNÁŘ AKTIVITY
INFOLIST 12.2. II
Vodní biotop zvyšuje biodiverzitu zahrady, protože se stává útočištěm mnoha živočichů i rostlin z volné přírody, které jsou vázány na vodní prostředí. Mokřady hrají důležitou roli při tvorbě mikroklimatu, přispívají k ochlazení a zvlhčení okolí, zvyšují ekologickou stabilitu pozemku a tím i odolnost proti škůdcům. Mokřad hraje též významnou roli při snižování množství odpadní vody z budovy, kterou je nutné odvádět do kanalizace. Co tu roste? Mokřadní rostliny plní řadu důležitých funkcí – čistí odpadní vodu, poskytují podklad pro přisedlé organismy a úkryt pro vodní živočichy, přivádí kyslík do kořenové zóny, zateplují povrch filtračních polí v průběhu zimního období. Trvalky – bahenní zóna Puškvorec obecný (Acorus calamus) Kosatec žlutý (Iris pseudacorus) Máta vodní (Mentha aquatica) Blatouch bahenní (Caltha palustris) Rozrazil potoční (Veronica beccabunga) Trvalky – zóna mělčin Žabník jitrocelový (Alisma plantago-aquatica) Šmel okoličnatý (Butomus umbellatus) Vachta trojlistá (Menyanthes trifoliata) Šípatka střelolistá (Sagittaria sagittifolia) Zevar vzpřímený (Sparganium erectum) Trvalky – zóna hluboké vody Leknín (Nymphaea ´Richardsonii´/ ´Hermine´/´Moorei´) Život ve vodě Ve stojatých vodách patří mezi klíčové faktory ovlivňující podmínky pro výskyt organismů především dostupnost světla a hloubka nádrže. Živočichové osídlující stojaté vody jsou mnohem méně nároční na obsah kyslíku rozpuštěného ve vodě. Organismy osidlují celý vodní sloupec – dobře plavou a potápí se. Malí, lehcí živočichové mohou být nadnášeni vodou bez aktivního pohybu, vodní brouci či některé ploštice se vznáší pomocí vzduchových bublin pod krovkami nebo mezi hustými chloupky na břišní straně těla. Organismy se též různými způsoby adaptovaly na prostředí s nižším obsahem kyslíku – např. dýchají vzdušný kyslík pomocí různých trubiček či vzduchových bublin. Typické druhy stojatých vod: měkkýši – bahenka živorodá, plovatka bahenní, okružák ploský pijavky – pijavka koňská, hltanovka máloštětinatci - nitěnky korýši – perloočky, buchanky, beruška vodní ploštice – pohybující se po hladině (vodoměrka, bruslařka) či žijící ve vodě (jehlanka válcovitá, splešťule blátivá, znakoplavka, klešťanka) larvy křídlatého hmyzu – vážky, šídla, šidélka, jepice, pošvatky, chrostíci, motýlice, dvoukřídlí (mouchy, komáři, pakomáři, muchničky…) vodní brouci a jejich larvy – potápník, vodomil, vírník Živočichové si cestu k vodnímu biotopu většinou naleznou sami. Stejně tak tomu bylo i v případě tohoto mokřadu. Jedná se především o různé zástupce bezobratlých, např. vážky, šídla, šidélka, ploštice či vodní plže. Někteří živočichové se sem dostali i při osazování mokřadu rostlinami. Dříve či později si cestu k vodě naleznou i obojživelníci. Výjimkou tvoří ryby, které můžete v mokřadu také pozorovat (jedná se o druh jelec jesen). Ty sem byly uměle vysazeny kvůli redukci líhnoucích se komárů.
12 Pohled do nitra biotopu
Zdroje: Dana Křivánová (2012). Školní zahrada jako přírodní učebna: Voda ve školní přírodní zahradě. Brno: Lipka – školské zařízení pro environmentální vzdělávání Lucie Komendová, Atelier Gaia Karla Petřivalská (2010). Klíč k určování vodních bezobratlých živočichů. Brno: Rezekvítek Jan Vymazal (2004). Kořenové čistírny odpadních vod. Rakovník: Litografie Lokša PrePress Rakovník
A 02
NEJCENNĚJŠÍ TEKUTINA I SCÉNÁŘ AKTIVITY
Dno biotopu je od podloží odděleno nepropustnou vrstvou hydroizolační fólie, pod níž je umístěna ještě geotextilie. Dno je pokryto pěticentimetrovou vrstvou písku. Filtrační (litorální) zóna je hluboká 60 cm a je tvořena drceným kačírkem, aby nedocházelo k ucpávání substrátu. Dno hluboké části biotopu je drenážované do zasakovací jímky v zeleni. Okraje biotopu jsou zpevněny štěrkovým zásypem a osazeny solitérními kameny. Biotop je doplněn dřevěným molem z dubových fošen sloužícím k pozorování vodních organismů.
