FS SRC Student Research Conference 2009

FS SRC Student Research Conference 2009 Petr Šaloun (Editor) Studentská vědecká konference Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě 7. května 2009, Ostrava Sborník rozšířených abstraktů

Student Research Conference Faculty of Science, University of Ostrava Ostrava, May 7, 2009 Proceedings of extended abstracts

Faculty of Science Student Research Conference May 7th, 2009, Ostrava Přírodovědecká fakulta Studentská vědecká konference 7. května 2009, Ostrava

Petr Šaloun (Editor)

Faculty of Science Student Research Conference 2009

Studentská vědecká konference Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity v Ostravě 7. května 2009, Ostrava Sborník rozšířených abstraktů

Student Research Conference Faculty of Science, University of Ostrava Ostrava, May 7, 2009 Proceedings of extended abstracts

Studentská vědecká konference 2009 Sborník rozšířených abstraktů Editor Petr Šaloun Přírodovědecká fakulta Ostravská univerzita v Ostravě 30. dubna 22 701 03 Ostrava, Czech Republic Tisk: Repronis s.r.o.

© 2009 autoři abstraktů uvedení v obsahu © Petr Šaloun

ISBN 978-80-7368-458-7

Obsah Sekce 1 – matematika Příklady neholonomních systémů Martina Stolařová (prof. RNDr. Olga Krupková, DrSc.) KMA

13 15

Sekce 2 – fyzika Ionizační potenciály a fázové přechody klastrů argonu Pavla Svrčková (doc. RNDr. René Kalus, Ph.D.) KFY

17 19

Vazebná energie a stabilita malých atomárních klastrů argonu - zahrnutí kvantových efektů metodou diffusion Monte Carlo 21 Lucie Zárubová (Mgr. František Karlický) KFY Vliv teploty a aklimačních podmínek na kinetiku epoxidace pigmentů xantofylového… Rostislav Páník KFY

23

Simulované žíhání klastrů molekul vody Lenka Ličmanová (Mgr. Aleš Vítek) KFY

25

Indukce epidermálního UV-stínění listů ječmene jarního a jeho mutantu chlorina f2 Zuzana Dajčová (Mgr. Michal Štroch, Ph.D) KFY

27

Solvatace protonu v klastrech vody Jakub Malohlava (doc. RNDr. René Kalus, Ph.D.) KFY

29

Aplikace polovodičových prvků pro měření neelektrických veličin Michal Aujeský (Mgr. Libor Koníček, PhD.) KFY

31

Analýza schopnosti smrku ztepilého přizpůsobit se různým radiačním a teplotním… Ladislav Šigut (Mgr. Otmar Urban, PhD.) KFY

33

Separace a identifikace stereoizomerů karotenoidů vyšších rostlin Marie Karlická (doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D.) KFY

35

Selektivní extrakce vybraných karotenoidů Barbora Hrvolová (doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D.) KFY

37

Spektrofotometrické stanovení obsahu enzymu Rubisko metodou standardního přídavku 39 Michala Zgarbová (doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D.) KFY Neadiabatická dynamika fotoexcitovaných klastrů Pavla Pukowiecová (doc. RNDr. René Kalus, Ph.D) KFY

41

FS – SRC 2009, Ostrava, 7. května 2009, str. 7-10

8 Obsah Sekce 3 – informatika Adaptívne rozhranie pre prispôsobovanie vzdelávacieho prostredia Marek Vrábel (prof. Ing. Milan Turčáni, CSc.) KIP

43 45

Teoretický a praktický prístup k využívaniu IPv6 sietí Peter Švec (prof. Ing. Milan Turčáni, CSc.) KIP

47

Bioinformatika Michal Gréč (doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD.) KIP

49

Zpracování textových dokumentů v přirozeném jazyce s použitím ontologií Petr Klimánek (doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D.) KIP

51

Použití lineární regrese pro odhad parametrů lineárního dynamického modelu David Sikora (prof. RNDr. Ing. Ivan Křivý, CSc.) KIP

53

Výuka programování na střední škole Michaela Drozdová (Mgr. Rostislav Fojtík, PhD.) KIP

55

Web 2.0 a lokální sémantické weby Rostislav Miarka a Martin Žáček (prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc.) KIP

57

Software Cabri jako didaktická pomůcka při výuce matematiky na střední škole Renáta Davidová (Mgr. Alexej Kolcun, CSc.) KIP

59

Využití ICT jako didaktických prostředků ve výuce na středních školách Blanka Czeczotková (Mgr. Rostislav Fojtík PhD.) KIP

61

Neurčitost ve znalostech Martin Kotyrba (doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD.) KIP

63

Použití XSD/XML pro generování znalostní báze deskripční logiky Marek Vajgl (prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc.) KIP

65

Sbírka příkladů a metodických listů pro výuku informatiky na středních školách Martin Sulír (Mgr. Rostislav Fojtík, PhD.) KIP

67

Experimentální výuka formálních jazyků a automatů na středních školách Miroslav Sulír (RNDr. PaedDr. Hashim Habiballa, PhD, Ph.D) KIP

69

Problematika výuky programování na ZŠ Dita Jirásková (Mgr. Rostislav Fojtík, Ph.D.) KIP

71

Diferenciální evoluce – prostředek optimalizace Petr Bujok (doc. Ing. Josef Tvrdík, CSc) KIP

73

Obsah 9 Sekce 4 – chemie Znečištění atmosférických srážek v různých místech ostravské aglomerace Jana Bystroňová (doc. Ing. Zuzana Navrátilová, CSc.) KCH

75 77

Srovnání účinnosti retardérů hoření v závislosti na použité následné povrchové ochr… Markéta Němcová (doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D.) KCH

79

Adsorpce kadmia na alterovaném uhlí Lucie Ruppenthalová (Mgr. Roman Maršálek, PhD.) KCH

81

Problematika odpadních kalů při výrobě chloridu zinečnatého Barbora Przybylková (Ing. Rudolf Peter, CSc.) KCH

83

Frekvenční analýza a srovnání učebnic chemie pro SŠ Miroslava Opálková (doc. RNDr. Marie Solárová, Ph.D.) KCH

85

Příjem a průnik ochranného přípravku při tlakovakuové impregnaci dřeva Darja Bardoňová (prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc.) KCH

87

Sorpční chování olovnatých iontů na černém uhlí - teplotní závislost Petra Veselá (prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc) KCH

89

Sekce 5 – fyzická geografie a geoekologie Biogeomorfologický efekt listnatého opadu v korytech malých horských toků Zdeněk Přibyla (RNDr. Jan Hradecký, Ph.D) KFG

91 93

Analýza polohy jeskynních vchodů ve flyši Západních Karpat Jan Lenart KFG

95

Sekce 6 – biologie a ekologie 97 Vliv fragmentace lesního biotopu na společenstva nekrobiontních brouků (Silphidae…) 99 Karolina Trombiková (RNDr. Petr Kočárek, Ph.D.) KBE Biotopové preference svižníků rodu Cicindela na kališti Dolu František Michal Ryšán (RNDr. Petr Kočárek, PhD.) KBE

101

Dravci Hlučínské pahorkatiny Patrik Molitor (doc. RNDr. Bohumír Lojkásek, CSc.) KBE

103

Využití Amesova testu pro detekci mutagenity jemnozrnných frikčních materiálů Jana Sedláčková (doc. RNDr. Kateřina Malachová, CSc.) KBE

105

Taxocenózy brouků vázaných na mechy jedlobukových porostů Michal Plátek (Mgr. Pavel Drozd, PhD.) KBE

107

Strukturní charakteristika přirozeně se vyskytujících vazebných sekvencí nádorového… 109 Monika Hermanová (RNDr. Petr Pečinka, CSc.) KBE Kontaktní testy toxicity v hodnocení kontaminant životního prostředí Jana Vašíčková (doc. RNDr. Kateřina Malachová, CSc.) KBE

111

10 Obsah

Ekologické aspekty výskytu epifytických mechorostů na case study Černé Ostravice Markéta Pasečná (RNDr. Vítězslav Plášek, Ph.D.) KBE

113

Rovnokřídlý hmyz (Orthoptera) štěrkových náplavů řeky Morávky Kateřina Knůrová (RNDr. Petr Kočárek, Ph.D.) KBE

115

Bezobratlí vázaní na mechy v Hrubém Jeseníku a Beskydech Štěpán Ceh a Matěj Krupař (Mgr. Pavel Drozd, PhD.) KBE

117

Interakce ligninolityckých hub s vybranými kmeny bakterií Hana Mikesková (RNDr. Čeněk Novotný, CSc.) KBE

119

Sekce 7 – sociální geografie a regionální rozvoj Analýza aktuálních volebních procesů v Keni a Zimbabwe Dorota Pawlasová (Mgr. Martin Kovář) KSG

121 123

Charakteristické aspekty geopoliticky významných nedemokratických arabských států 125 Jana Szotkowská (Mgr. Martin Kovář) KSG Sítě a lokalizační vzorce produkčních služeb na území města Ostravy Jan Beneš (Mgr. Pavel Bednář, Ph.D.) KSG

127

Charakteristika zemědělských brownfieldů v okrese Frýdek-Místek Renáta Foltová (RNDr. Petr Žufan, Ph.D.) KSG

129

Brownfields, greenfields a rozvoj produkčních služeb na území hlavního města Prahy Michal Němec (Mgr. Pavel Bednář, Ph.D.) KSG

131

Předmluva FS SRC – Faculty of Science Student Research Conference, Studentská vědecká konference Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity v Ostravě je vědeckou konferencí studentů bakalářského, doktorského a zejména magisterského studia na PřF OU. Jednotlivci či týmy studentů se účastní konference se svými pracemi, ve kterých prezentují své původní výsledky. Konference na celofakultní úrovni je v roce 2009 pořádána podruhé, navazuje na loňský první ročník FS SRC 2008 s dvaceti příspěvky a dále navazuje na na předchozí akce organizované řadu let dr. Maršálkem a doc. Kalinou z kateder chemie a fyziky. Hlavním cílem je podpořit výzkum studentů, umožnit jim konfrontovat své výsledky s výsledky svých kolegů a těm nejlepším zajistit i případný postup do příslušných národních konferencí či soutěží, kde mohou srovnat své výsledky výzkumu se studenty jiných univerzit. Sborník obsahuje rozšířené abstrakty všech prací přihlášených do sekcí odborně garantovaných katedrami PřF OU. Letos bylo přihlášeno celkem 57 příspěvků, nakonec bylo do sborníku zařazeno 53 příspěvků v požadovaném rozsahu a rozsahu. Obsahem příspěvků je výstižný popis výsledků realizovaných v rámci bakalářského, magisterského či doktorského studia (diplomové práce, závěrečné bakalářské práce nebo semestrálního či ročníkového projektu, součást doktorského výzkumu). Z organizačních a obsahových důvodů jsou sloučeny sekce fyzika a chemie, podobně je sloučena sekce sociální geografie a regionálního rozvoje se sekcí fyzické geografie a geologie. FS-SRC 2009 je výsledkem velkého úsilí více lidí. Rádi bychom poděkovali zejména: − členům komisí všech sekcí FS-SRC 2009 za úsilí a čas, který věnovali konferenci a za posouzení příspěvků a vystoupení studentů, − organizátorům konference z kateder i děkanátu, − paní děkance doc. Kričfaluši za zaštítění a podporu celé akce, − firmě Tieto, sponzorovi sekce Informatika, − dalším sponzorům uvedeným na webu konference, − vedoucím prací za usměrňování a vedení studentů k výborným výsledkům, − a konečně zejména všem zúčastněným studentům – autorům příspěvků v tomto sborníku, kteří přispěli svou prací prezentující jejich výzkum. 7. května 2009 Petr Šaloun proděkan pro VaVV

11

Organizace konference Studentská vědecká konference, konající se dne 7. května 2009, je určena studentům bakalářských, magisterských a doktorských studijních programů PřF OU. Organizaci soutěže zajišťuje Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity v Ostravě. Garanti a organizační výbor doc. PaedDr. Dana Kričfaluši, CSc. doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D. doc. RNDr. Ladislav Mišík, CSc. doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D. Mgr. Roman Maršálek, Ph.D. RNDr. Karel Šilhán, Ph.D. doc. Ing. Václav Krpeš, Ph.D. Mgr. Pavel Bednář, Ph.D. Ing. Beáta Sklářová

12

děkanka PřF OU proděkan PřF OU, KIP KMA KFY KCH KFG KBE KSG oddělení pro vědu a vnější vztahy, děkanát PřF

Sekce 1 - matematika

Složení komise RNDr. Martin Swaczyna, Ph.D. RNDr. Zuzana Václavíková, Ph.D. Mgr. Radka Malíková


14

Příklady neholonomních systémů Martina Stolařová * [email protected]

Katedra matematiky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Práce se zabývá studiem pohybu tzv. neholonomních mechanických systémů, tj. takových mechanických systémů, jejichž pohyb je omezen podmínkami (vazbami) na čas, polohy a rychlosti. Z matematického hlediska tedy vazby mají tvar jistého systému obyčejných diferenciálních rovnic prvního řádu. Přestože neholonomní vazby omezující pohyb se vyskytují v řadě mechanických a technických publikací, teprve nedávno byla publikována teorie, pomocí níž lze problémy tohoto typu řešit. Cílem předložené práce je přinést konkrétní řešení několika příkladů mechanických systémů podrobených neholonomním vazbám Práce je rozdělena do pěti kapitol. První kapitolou je úvod, druhá kapitola opakuje potřebné matematické pojmy z oblasti geometrické mechaniky. Ve třetí kapitole je prezentován geometrický popis nevázaných mechanických systémů. Čtvrtá kapitola je uvedením do problematiky vazeb včetně jejich klasifikace a geometrického popisu. V poslední kapitole jsou analyzovány tři konkrétní příklady neholonomních systémů: je proveden rozbor příslušných vazeb, sestaveny a řešeny redukované pohybové rovnice a diskutována jejich řešení. Kromě vazeb lineárních v rychlostech je zařazen a zde poprvé kompletně vyřešen i příklad vazby nelineární.

2

Metody a přístupy k řešení

Při řešení problémů neholonomní mechaniky máme na výběr ze dvou metod. Pomocí deformovaných pohybových rovnic, které vznikají deformací původního mechanického systému neholonomní vazební silou anebo pomocí redukovaných pohybových rovnic, které jsou odvozeny z neholonomního variačního principu. V práci volím řešení pomocí redukovaných pohybových rovnic. Pohybové rovnice neholonomních vázaných systémů představují zpravidla komplikovaný systém nelineárních obyčejných diferenciálních rovnic druhého řádu, kde hledání explicitních řešení je obtížné. Proto jsou v práci rovnice řešeny numericky, využitím metody Runge-Kutta čtvrtého řádu v počítačovém programu wxMaxima.

3

Přínos práce, původní výsledky

Příklady neholonomních systémů se objevují v mechanice a inženýrství. Vzhledem k tomu, že metody řešení nebyly donedávna známy, ve většině případů nacházíme problém pouze zformulovaný, nikoliv však vyřešený. Problémy, řešené v této práci, jsou převzaté, jejich řešení, včetně rozboru pohybu systému, je však původní. Zcela poprvé je zde řešen příklad s nelineární vazbou. Příklady s nelineární vazbou se v literatuře objevují zcela výjimečně a to pouze jako ukázka existence takovýchto vazeb,

*

Vedoucí práce: prof. RNDr. Olga Krupková, DrSc., Katedra matematiky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě a Katedra algebry a geometrie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci


16 Martina Stolařová Příklady neholonomních systémů bez celkového řešení. Prezentovaná teorie umožňuje řešit i tyto vazby, což je v práci ukázáno.

4

Závěry

Jelikož teorie, na níž je řešení příkladů založeno, byla zformulována teprve před několika lety, je jakékoliv zkoumání a řešení nových výsledků přínosem. Řešení konkrétních příkladů, z nichž většina vychází z technické praxe má samozřejmě význam pro testování teorie (navržených pohybových rovnic). V neposlední řadě ale rozbor a integrace konkrétních příkladů umožňuje poznat a popsat chování neholonomních systémů a příčin tohoto chování, které se dosud jevilo jako nevysvětlitelné a nepředvídatelné.

5

Použitá literatura

1. BRDIČKA, M., HLADÍK, A. Teoretická mechanika. Praha: Academia 1987. 2. CATRIJN, F., CORTÉS, J., DE LÉON, M., DE DIEGO, D.M. On the geometry of generalized Chaplygin systems. Mathmematical proceedings of the Cambridge Philosophical Society 132: 323-351, 2002. 3. KRUPKOVÁ, O. Mechanical systems with nonholonomic constraints. J. Math. Phys. 38: 5098-5138, 1997. 4. KRUPKOVÁ, O. On the geometry of non-holonomic machanical systems. in: Proc. Conf. Diff. Geom. Appl., Brno, August 1998 edited by O. Kowalski, I. Kolár, D. Krupka and J. Slovák, Masaryk University, Brno, 533-546, 1999. 5. SUMBATOV, A.S. Nonholonomic systems. Regular and Chaotic Dynamics 7: 221-238, 2002. 6. SWACZYNA, M., TICHÁ, M. Examples of nonholonomic mechanical systems. Preprint series in Global Analysis and Aplications UP, Olomouc, 2004.

Sekce 2 - fyzika

Složení komise Mgr. Michal Haluzík, Ph.D. Mgr. Martin Navrátil, Ph.D. Ing. Pavel Klouda


18

Ionizační potenciály a fázové přechody klastrů argonu Pavla Svrčková

*

[email protected]

Katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Hodnoty vertikálních ionizačních potenciálů (VIP) klastrů argonu zjištěné v experimentu provedeném srážkou s elektrony leží pro menší velikosti klastrů argonu, tj. asi do 10 atomů, pod křivkou teoretických dat odpovídajících limitě nulové termodynamické teploty, viz černá křivka v obr. 1. Tato křivka by měla reprezentovat minimální hodnoty vertikálních ionizačních potenciálů a experimentální data jsou tedy pro menší klastry v rozporu s teorií. V práci se zabýváme studiem vlivu termálních efektů na vertikální ionizační potenciály a naše výsledky srovnáváme s experimentálními daty. V první fázi se soustředíme na vybrané velikosti klastrů argonu: Ar4, Ar7, Ar13, Ar19. Pomocí počítačových simulací získáme disociační energie neutrálního a iontového klastru argonu, které následně využijeme k výpočtu VIP. Dále studujeme fázové přechody v klastrech argonu. Hlavní teoretickou metodou pro detekci fázových přechodů je analýza závislosti tepelné kapacity na teplotě. Tepelná kapacita se sice snadno počítá, ale pro klastry je obtížné ji měřit. Proto zkoumáme možnost použití závislosti ionizačního potenciálu na teplotě k detekci fázových přechodů, jelikož ionizační potenciál se snadno počítá i měří.

Obrázek 1. Teoretická a experimentální data ionizačních potenciálů v závislosti na velikosti klastru

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. René Kalus, Ph. D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


20

2

Pavla Svrčková Ionizační potenciály a fázové přechody klastrů argonu


V této práci byly použity počítačové simulace metodou Monte Carlo [1]. Cílem metody je generování Markovových řetězců konfigurací, které zaplňují konfigurační prostor zkoumaného systému podle rozdělení odpovídajícímu konkrétnímu termodynamickému souboru. Byla použita varianta parallel tempering, což znamená, že se simulace provádí pro všechny teploty současně a občas se konfigurace pro dvojici různých teplot mezi sebou prohodí. To významně urychlí konvergenci výpočtů a sníží výpočetní nároky. Byly použity 4 interakční modely: n[2]i[d], n[2]i[ds], n[2]i[dsi] a n[23]i[dsin3]. Zkratky označují následující: n[2] - párový model a n[23] - trojčásticový model v případě neutrálních klastrů; i[d] - zahrnutí párové aditivity, i[ds] - zahrnutí spinorbitální interakce, i[dsi] - zahrnutí interakce typu indukovaný dipól-indukovaný dipól a i[dsin3] - zahrnutí disperzní interakce neutrálních atomů v případě iontových klastrů. Z těchto interakčních modelů považujeme za nejvěrohodnější model n[23]i[dsin3], který je ale velice náročný na výpočetní čas.

3

Přínos práce

Přínos naší práce spočívá v nové interpretaci nesouladu experimentálních a teoretických dat zobrazených v obrázku 1, kdy zkoumáme možnost vlivu termálních efektů, a v posouzení možnosti využití ionizačních potenciálů při experimentální detekci fázových přechodů ve slabě vázaných klastrech.

4

Závěry a výhledy

Z našich výsledků vyplývá, že vertikální ionizační potenciály se mění s teplotou. Pro velikost o 4 atomech v klastru se hodnota vertikálního ionizačního potenciálu přiblíží k intervalu spolehlivosti experimentálních dat pro ionizaci provedenou srážkou elektronů těsně před vypařením, tj. asi pro 30 K. Pro klastr o 7 atomech je hodnota vertikálního ionizačního potenciálu v intervalu spolehlivosti již přibližně od 20 K. Pro klastry větších velikostí, tj. 13 a 19 atomů, jsou hodnoty vertikálních ionizačních potenciálů pro všechny teploty uvnitř intervalů spolehlivosti. Termální efekty tedy mají vliv na hodnoty vertikálních ionizačních potenciálů. Využití ionizačních potenciálů pro detekci fázových přechodů je možné, ovšem jen pro určité velikosti klastru. Pro Ar4, Ar7 a Ar19 nelze z křivek tepelných závislostí IP fit rozpoznat v místě fázového přechodu žádný výrazný extrém. Pro Ar13 je v místě fázového přechodu dobře rozpoznatelné lokální maximum. V budoucnu hodláme provést analogické výpočty pro všechny velikosti klastrů asi do 20 atomů, kdy můžeme zaznamenat jaké velikosti klastrů jsou vhodné pro detekci fázových přechodů pomocí ionizačních potenciálů. Zároveň je možno tato data určit také pro další vzácné plyny a motivovat tak experimentátory k dalším měřením.

5


1. Lewerenz, Marius. Quantum Simulations of Complex Many-Body Systems: From Theory of Algorithms. Lecture Notes, J. Grotendorst, D. Marx, A. Muramatsu (Eds.), John von Neumann Institute for Computing, Julich, NIC Series, Vol. 10, 2002. ISBN 3-00-009057-6.

Vazebná energie a stabilita malých atomárních klastrů argonu zahrnutí kvantových efektů metodou diffusion Monte Carlo Lucie Zárubová 1 [email protected]


1

Úvod

Cílem této práce bylo nalézt vhodné nastavení konvergenčních parametrů výpočetního programu pro zjišťování hodnot vazebné energie klastrů argonu, dále provést testování správného chodu programu, a to tak, že byly porovnány hodnoty vazebných energií klastrů argonu získané z výpočetního programu s dostupnými hodnotami z literatury1, 2, 3 a bylo zjišťováno, nakolik nastavení jednotlivých parametrů ovlivňuje hodnoty vazebných energií mezi atomy argonu. Poté byly zjišťovány hodnoty vazebných energií i pro jiné velikosti klastrů a různé interakční modelové potenciály, a to jak pro párové potenciály, tak i pro tříčásticové příspěvky. Na základě získaných výsledků bylo stanoveno, které klastry jsou stabilnější než jiným.

2


Hodnoty vazebné energie malých klastrů argonu Arn byly zjišťovány použitím metody Diffusion Monte Carlo. Tato metoda je založena na podobnosti vícečásticové časově závislé Schrödingerovy rovnice a rovnice difúze s anizotropními difúzními koeficienty. Při řešení Schrödingerovy rovnice se v této metodě postupuje tak, že se zvolí soubor náhodných částic – tzv. walkerů, kteří se pohybují podle rovnic platných pro působení mikroskopických sil, a jejich pohyb je zaznamenáván. Toto mapování je přesné v každém okamžiku pro nekonečný počet náhodných walkerů. Metoda Diffusion Monte Carlo je i přes to, že pracuje pouze s konečným počtem walkerů, schopna přesně řešit Schrödingerovu rovnici, simulovaný pohyb walkerů v této metodě je totiž přesným obrazem skutečného pohybu částic4.

3

Závěry

Na základě porovnání výsledků získaných výpočetním programem pomocí simulací metodou diffusion Monte Carlo a výsledků z literatury bylo zjištěno, že výpočetní program pracuje velmi přesně (v porovnání byly jen nepatrné rozdíly v řádu desetin cm-1). Dále bylo zjištěno, že pro větší klastry (s více než sedmi atomy argonu) je třeba provádět počítačové simulace pro nekonečný počet simulovaných částic – hodnoty vazebných energií se pro různá nastavení lišily. Tuto závislost ukazuje obrázek 1. Hodnoty vazebné energie byly z výpočetního programu získány pro klastry argonu se 2 až 20 atomy a pro různé interakční modelové potenciály – pro Lennard-Jonesův párový potenciál, Slavíčkův párový potenciál, Azízův párový potenciál, následně pro Azízův párový potenciál v kombinaci s tříčásticovým potenciálem DDD a nakonec i pro Azízův párový potenciál v kombinaci s tříčásticovým ab initio potenciálem. Na základě zjištěných hodnot vazebných energií byla zjištěna závislost energie základního stavu na počtu atomů 1

Vedoucí práce: Mgr. František Karlický, katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


22 Lucie Zárubová Vazebná energie a stabilita malých atomárních klastrů argonu… v klastru. Z této závislosti můžeme vidět, že nejstabilnější jsou klastry argonu o 7, 13 a 19 atomech, a to v důsledku vysoké symetričnosti těchto klastrů. Na závěr byly získané hodnoty vazebných energií porovnány s hodnotami získanými z harmonické aproximace či hodnotami získanými klasickou výpočetní metodou.

energie základního stavu En-En-1

-150

hodnoty energie regresní křivka s rovnicí E=A.exp (-Nw/B)+E0

-200

-3190

-250 -300

Energie -1 [cm ]

Energie -1 [cm ]

-3195

-3200

-350 -400

-3205

-450 -500

-3210

-550 -3215

2 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Počet walkerů

Obrázek 1. Závislost hodnoty vazebné energie klastru Ar13 na počtu simulovaných částic pro Lennard-Jonesův potenciál

4

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Počet atomů n v klastru Arn

Obrázek 2. Závislost hodnoty energie základního stavu na počtu atomů v klastru argonu pro Lennard-Jonesův potenciál

Použitá literatura a WWW odkazy 1. Slavíček, Petr, a další. State-of-the-art correlated ab initio potential energy curves for heavy rare gas dimers: Ar2, Kr2, and Xe2. Journal of chemical physics 119. 2003. 2. Karlický, F., a další. Calculation of argon trimer rovibrational spectrum. Journal of Chemical Physics 126. 2007, stránky 174505-1 - 174305-11. 3. Leitner, D. M., Doll, J. D. a Whitnell, R. M. Quantum mechanics of small Ne, Ar, Kr, and Xe clusters. Journal of Chemical Physics 94. 1991, stránky 6644 6659. 4. Kosztin, I., Faber, B. a Schulten, K. Introduction to the Diffusion Monte Carlo method. American Journal of Physics 64. 1996, stránky 633 - 644.

Vliv teploty a aklimačních podmínek na kinetiku epoxidace pigmentů xantofylového cyklu Rostislav Páník * [email protected]

Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Xantofylový cyklus představuje důležitou součást ochrany fotosyntetického aparátu před fotooxidativním poškozením způsobeným nadměrnou ozářeností. Tento cyklus zahrnuje světlem indukovanou deepoxidaci violaxantinu (V) přes anteraxantin (A) na zeaxantin (Z)1. Zatímco studiem deepoxidace a její fyziologické úlohy se zabývá celá řada prací, výrazně menší pozornost je věnována zpětné konverzi Z přes A na V2. Tento přechod, který je zprostředkován enzymem zeaxantin epoxidázou, dominuje jsou-li rostliny po období působení přímé sluneční radiace (vysoké ozářenosti) vystaveny nízké ozářenosti nebo tmě. Epoxidace zeaxantinu až na violaxantin je důležitá pro obnovu vysoké účinnosti využití absorbované radiace ve fotochemických reakcích PS II. Přestože se obecně předpokládá, že smrk je citlivý vůči vysokoteplotnímu stresu, bylo opakovaně pozorováno, že optimální stav fotosystému II byl nastolen při současném působení přímé sluneční radiace a extrémně vysokých teplot. Abychom zjistili příčiny tohoto překvapivého jevu, provedl jsem v předkládané práci měření dynamiky obnovy fotochemické účinnosti fotosystému 2 a epoxidační reakce u jehlic smrku ztepilého aklimovaných na vysokou ozářenost a nízkou teplotu (HI-LT) a porovnal naměřené hodnoty s režimem vysoké ozářenosti a vysokoteplotního stresu (HI-HT2), se zaměřením na stanovení závislosti obou procesů na teplotě a aklimaci rostliny. Cílem těchto experimentů bylo zjistit: A, do jaké míry závisí rychlost epoxidace pigmentů xantofylového cyklu po přechodu z intenzivní na nízkou úroveň ozářenosti na teplotě; B, zda příčinou výrazné epoxidace pigmentů xantofylového cyklu jehlic smrku ztepilého během stimulovaných jasných teplých dnů (HI-HT2 podmínky) je urychlení epoxidační reakce při aktuálně zvýšené teplotě, nebo zda se jedná o projev dlouhodobější aklimace thylakoidních membrán na vysokoteplotní stres.

2

Metody

Jako rostlinný materiál byly použity čtyřleté smrky. V režimu HI-LT byly před měřením 2 týdny vystaveny nízké teplotě (15-25°C). V režimu HI-HT2 byly smrky 2 týdny vystaveny vysoké teplotě (25-40°C). Posledních 30 minut „poledního světla“(FAR=1000 μmol m-2 s-1) se změnila teplota v komoře, aby při relaxaci (po vypnutí světla) byla stabilní teplota (pro HI-LT rostliny – 1. den 20 0C , 2. den 27 0C, 3 den 34 0C; pro HIHT2 rostliny 1. den 34 0C , 2. den 27 0C, 3 den 20 0C). Následně se vypnulo světlo, zatímco teplota se již neměnila, během této doby se měřilo na fluorimetru Fv/Fm (15 min, 30 min, 60 min a 120 min po vypnutí světla v komoře). V jednotlivých časech bylo naměřeno 5 vzorků, každý po přibližně 25 jehlicích z 5 různých smrků.Vzorky byly po *

Vedoucí práce: doc. RNDr. Vladimir Špunda, CSc., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


24

Rostislav Páník Vliv teploty a aklimace na kinetiku epoxidace pigmentů xant. cyklu

měření fluorimetrem okamžitě zmraženy v kapalném dusíku a následně na nich bylo měřeno zastoupení a podíl jednotlivých pigmentů s pomocí metody HPLC.

3

Výsledky

Na základě naměřených výsledků z fluorimetru můžeme soudit že rostliny aklimované na vysokou teplotu (HI-HT2) měly již po 15 minutách hodnoty Fv/Fm blízké hodnotám, které byly naměřeny po delší době od ukončení působení nadměrného ozáření. Svědčí to o větší rychlosti epoxidace. Tento závěr nám potvrdila také kapalinová chromatografie. Na níže zobrazených obrázcích je patrné, že epoxidace probíhala v obou režimech pomaleji při 20°C. Dále můžeme pozorovat, že konečná míra epoxidace byla efektivnější u režimu HI-HT2. DEPS (Gilmore,Bjorkman)

DEPS (Gilmore,Bjorkman) 90

90

80

80 20°C

60

27°C

50

34°C

40

70 DEPS

DEPS

70

120

105

90

75

60

45

30

15

20

0

20

4

34°C

40

30

Obr. 1. DEPS HI-LT

27°C

50 30

čas t (m in)

20°C

60

0

15

30

45

60

75

90 105 120

čas t (min)

Obr.2. DEPS HI-HT2

Závěry

Výsledky posloužily k pochopení proč jsou smrky z režimu (HI-HT2) odolnější vůči světelnému stresu z vysoké ozářenosti. Rychleji u nich dochází k poklesu deepoxidačního stavu což svědčí o lepším přizpůsobení thylakoidních membrán – mají menší nároky na fotoprotektivní procesy. U režimu HI-LT není anteraxantin schopen se v tak velké míře přeměnit na violaxantin jako anteraxantin u HI-HT2. U HI-HT2 k fyzikálně-chemickým změnám ve stavbě thylakoidních membrán. Druhý krok epoxidace (přeměna anteraxantinu na violaxantin) vyžaduje tzv. flip-flop mechanismus, který je u rostlin aklimovaných na zvýšenou teplotu usnadněn.

5

Použitá literatura a reference

1. Eskling M, Emanuelsson A, Akerlund H-A (2001) Enzymes and Mechanisms for violaxanthin-zeaxanthin conversion. In: Aro EM and Anderssson B (eds.) Regulation of Photosyntesis. Kluwer Acad. Publ. 2001. pp 433-452. 2. Hartel H., Lokstein H, Grimm B, Rank B (1996) Kinetic studies on the xanthophyll cycle in barley leaves. Influence of antenna size and relations to nonphotochemical chlorophyll fluorescence quenching. Plant Physiology 110: 471-482. 3. Vladimír Špunda, Martin Čajánek, Jiří Kalina, Irena Lachetová (1999) Variabilita složení a funkce fotosyntetického aparátu vyšších rostlin v souvislosti s aklimací na zvýšenou úroveň fotosynteticky aktivního záření. Acta Facultatis Rerum Naturalium Universitas Ostraviensis, Physica – Chemia 183 (7): 135 – 180

Simulované žíhání klastrů molekul vody Lenka Ličmanová * [email protected]


1

Úvod

V této práci se věnuji studiu klastrů molekul vody. Klastr je shluk několika atomů nebo molekul. Jedná se obvykle o několik jednotek až několik stovek miliónů částic. Základní charakteristikou klastrů jsou jejich stabilní konfigurace, to je takové uspořádání jejich atomů nebo molekul, že rozštěpení klastru s takovou konfigurací je energeticky nejnáročnější. Snad nejaktuálnějším tématem dnešní doby je globální oteplování a s ním spojené znečištění atmosféry, proto jsou klastry vody pro výzkum velmi atraktivní, protože právě molekuly vody se v atmosféře vyskytují v mikrosystémech, na povrchu a pod povrchem země vytváří už makrosystémy. Tyto klastry vody na sebe v atmosféře navazují další částice, atomy nebo molekuly, které se mohou podílet na znečištění atmosféry. Jestliže bude možné studovat stabilní struktury klastrů vody v atmosféře, můžeme dalšími úpravami výpočtů a vstupních dat zjistit stabilní struktury složitějších klastrů obsahující molekuly různých typů, tzn. znát energii potřebnou na rozštěpení tohoto klastru, a tak by bylo teoreticky možné klastry znečišťující atmosféru eliminovat.

2


Stabilní struktury jsem získala pomocí metody simulovaného žíhání [1], která má analogii v žíhání tuhých těles. U klastrů probíhá žíhání pomocí počítačových simulacích, při níž se využívá metoda Monte Carlo [2],[3]. Ve statistické fyzice znamená metoda Monte Carlo simulování statistického souboru pomocí generátoru náhodných čísel, který vyprodukuje náhodná čísla s danými statistickými vlastnostmi. Klastr vody jsem při počítačové simulaci zahřála na 800 K a poté dostatečně pomalu chladila až na 0,1 K tak, aby se každý atom dostal do své rovnovážné polohy a spolu s ostatními atomy vytvořil stabilní strukturu. K výpočtu je zapotřebí znát tzv. interakční model, který popisuje interakční působení mezi atomy v klastru. Používám především model TIP4P, pro některá porovnání i model TIP3P a TIP5P. Poté, co jsem pomocí programu simulovaného žíhání obdržela energie odpovídající stabilním strukturám daných klastrů vody, jsem si mohla pomocí programu Moldraw tyto stabilní struktury prohlédnout. Dále jsem dosažené výsledky porovnávala s výsledky od Walese, který nepoužíval metodu simulovaného žíhání, ale použil metodu nazvanou basin-hopping.

3


Získání stabilních struktur pro klastry (H2O)2 až (H2O)16 metodou simulovaného žíhání. Pomocí rozdílu energií klastrů (H2O)n - (H2O)n-1 jsem zjistila míru stability klastrů, viz. obrázek 1. Na základě porovnání dosažených výsledků s výsledky od Walese jsem mohla rozhodnout o úspěšnosti použití metody simulovaného žíhání pro klastry, výsledky se liší pouze v řádu setin procenta, tudíž lze říci, že touto metodou se obdrží relativně velmi přesné výsledky, jediný nedostatek této metody spočívá v její časové náročnosti, která se *

Vedoucí práce: Mgr. Aleš Vítek, katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


26

Lenka Ličmanová Simulované žíhání klastrů molekul vody

zvyšuje se zvětšujícím se klastrem. Získané stabilní struktury se použijí v dalším výzkumu jako vstupní data, ze kterých se bude vycházet. Jedná se především o výpočet termodynamických vlastností těchto klastrů vody, především výpočet tepelné kapacity a kalorické křivky.

Obr. 1. Míra stability klastrů vody s potenciálem TIP4P

4

Závěry

Cílem práce bylo získání stabilních struktur klastrů molekul vody a ověření funkčnosti a použitelnosti metody simulovaného žíhání pro klastry. I přes vysokou časovou náročnost výpočtů simulovaného žíhání se podařilo získat stabilní struktury klastrů (H2O)2 až (H2O)16. Porovnáním výsledků s dostupnou literaturou lze udělat závěr, že metodu simulovaného žíhání lze aplikovat pro výpočet stabilních struktur za účelem získání relativně velmi přesných výsledků. Nyní probíhají další výpočty, které navazují na tyto, protože využívají získané stabilní struktury pro výpočet termodynamiky klastrů vody, především se zabývají kalorickou křivkou a tepelnou kapacitou těchto klastrů. Do připravovaných výpočtů se plánuje použití protonovaného klastru vody nebo jiného klastru vody s nějakou příměsí.

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1. Kvasnička, V., Pospíchal, J. a Tiňo P. Evolučné algoritmy. Bratislava: STU, 2000. 80-227-1377-5. 2. Kolafa, J., Kotrla, M. a Nezbeda, I. Úvod do počítačových simulací, Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky. 2. vyd. Praha UK, 2003. 80-246-0649-6. 3. Lewerenz, M. Quantum Simulations of Complex Many-Body Systems: From Theory to Algorithms. Lecture Notes, J. Grotendorst, D. Marx, A. Muramatsu (Eds.), John von Neumann Institute for Computing, Julich, NIC Series, Vol. 10, 2002. 3-00-009057-6.

Indukce epidermálního UV-stínění listů ječmene jarního a jeho mutantu chlorina f2 Zuzana Dajčová * [email protected]


1

Úvod

Jelikož má UV-záření na rostliny destruktivní účinky, musí se před ním chránit. Jednou z možností ochrany před tímto zářením je syntéza a kumulace UV-stínících látek1, především hydroxyskořicových kyselin a flavonoidů. Tyto látky se hromadí v epidermu, buněčných stěnách a vakuolách2. Hlavní podstatou stínění je tedy absorpce těchto látek v UV-oblasti spektra. Ve své práci se zabývám stanovením míry epidermálního UV-stínění u rostlin ječmene jarního (Hordeum vulgare L.cv.Bonus), a to divokého typu (WT) a jeho mutantu chlorina f2 (clo f2), rostoucích při vysoké (1000μmol m-2s-1; HI) a nízké (50 μmol m-2s-1; LI) ozářenosti. Cílem této práce je tedy porovnat míru UV-stínění u výše zmíněných rostlin rostoucích při nízké a vysoké ozářenosti, stanovit podélné gradienty relativní koncentrace UVstínících látek podél listů a zároveň se zabývat kinetikou těchto změn během vývoje rostlin.

2


Míra UV-stínění je určována pomocí poměru fluorescence chlorofylu a excitované v modré (B) a ultrafialové (UV) oblasti (F-B/F-UV)2. Čím vyšší je tento poměr, tím vyšší je míra UV-stínění Excitační svazky byly vymezovány použitím vhodných filtrů.. Pro měření fluorescence byl použit fluorimetr Xe-PAM (Heinz Walz, Effeltrich, Německo).

Obr.1.: Schéma příčného řezu adaxiální stranou listu, na kterém je znázorněn princip metody. Tato metoda slouží k určení relativního obsahu UV-stínících látek v listech rostlin. Intenzita fluorescence vyvolaná v UV oblasti záření je zeslabená z důvodu absorpce excitačního záření UVstínícími látkami. Záření v modré oblasti spektra není v pokožce listu absorbováno. Fluorescence je úměrná intenzitě dopadajícího záření. Tloušťka pásů záření naznačuje jejich relativní intenzitu2.

*

Vedoucí práce: Mgr. Michal Štroch, Ph.D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


28

3

Zuzana Dajčová Indukce epidermálního UV-stínění listů ječmene jarního


Ozářenost má velký vliv na míru UV-stínění. U WT-HI a clo f2-HI bylo UV-stínění vyšší, než u rostlin rostoucích při LI. U WT-HI byla míra UV-stínění přibližně o polovinu vyšší, než tomu bylo u clo f2-HI. U rostlin rostoucích při LI nebyly rozdíly tak velké. Gradient relativní koncentrace UV-stínících látek podél listů byl výraznější u WT, než u clo f2. Obecně byl však gradient výraznější u rostlin rostoucích při LI, kde jsme pozorovali větší rozdíly v míře UV-stínění mezi špičkou a ostatními částmi listu. Míra UV-stínění narůstala od bází směrem ke špičkám listů, výjimku však tvořil 14 den vývoje (u HI), kdy docházelo ke snížení míry UV-stínění u špiček listů, což bylo nejspíš způsobeno degradací UV-stínících látek v těchto částech. Rychlost změn relativní koncentrace UV-stínících látek v listech rostlin, je vysoká. Podařilo se nám zachytit pouze jediný nárůst v koncentraci UV-stínících látek, a to mezi 5-6dnem vývoje WT-HI. Můžeme říct, že rostliny jsou během 7dní vývoje schopny v listech nashromáždit téměř konečné množství UV-stínících látek. U WT (LI,HI) můžeme pozorovat slabý nárůst v koncentraci UV-stínících látek do 9. dne vývoje, u clo f2(LI,HI) nebyl pozorován žádný nárůst v množství UV-stínících látek v listech rostlin.

4

Závěry

Tato práce je součástí projektu „Dynamika a variabilita epidermálního UV stínění a ochranné funkce karotenoidů u vyšších rostlin v důsledku změn radiačního prostředí“ (registrační číslo 522/09/0468). Existuje několik možností, kterými by se tato práce dala do budoucna rozšířit. Mohli bychom se zabývat identifikací pigmentů nacházejících se v listech rostlin a změnou jejich obsahu při změnách radiačních podmínek. Další z možností je se zaměřit na sekundární listy rostlin. Zjistit, jak se mění míra UV-stínění v průběhu vývoje rostlin, zda a jak moc se tyto listy liší od listů primárních. Jelikož při našem experimentu byly rostliny během vývoje vystavovány záření v oblasti UV+FAR, možná by bylo zajímavé, pokusit se složku UV odstínit a zabývat se tím, do jaké míry má na syntézu a kumulaci UV-stínících látek vliv samotná FAR oblast.

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1. Burchard P., Bilger W., Weissenböck G.: Plant, Cell and Environment 23: 13731380 (2000). 2. Bilger W., Johnsen T., Schreiber U.:Journal of Experimental Botany 52: 20072014 (2001).

Solvatace protonu v klastrech vody Jakub Malohlava * [email protected]


1

Úvod

Struktura solvatačního obalu a vysoká mobilita protonu ve vodních prostředích hraje důležitou roli v mnoha chemických a biologických procesech, jakými jsou například acidobazické reakce, enzymově katalyzované reakce či přenos energie. Nejen pro tyto důvody je studován mechanismus transportu protonu a jeho solvatace (PS&T) více než dvě století. Přestože se naše chápaní PS&T značně zlepšilo, zdaleka není úplné. Mnohé zbývá ještě doplnit z mikroskopického hlediska. Toto však nejsme schopni určit pouze pomocí experimentu, významnou roli na této cestě sehrává teorie a zejména pak počítačová simulace.1 Hledání struktur protonovaných klastrů se zaměřilo na rovnovážné struktury při nulové teplotě a nulovém tlaku, což je jeden z přístupů hledání struktur. Toto je první krok, jehož výsledky jsou velmi důležité k interpretaci kroku následujícího, a to získání hodnot pro nenulovou teplotu a tlak.

2


Ačkoli ab initio výpočty jsou neocenitelným nástrojem pro pochopení H+(H2O)n systémů, stávají se velmi náročnými s rostoucím n a pokud jsou tyto systémy navíc ovlivněny okolním prostředím, proto zavádíme empirické a semiempircké modely. Ke studiu protonovaných klastrů byly použity modely Kozacka a Jordana. V prvním, tzv. hydroniovém modelu, je brán iont H3O+ jako tuhá částice která interaguje s n – 1 molekulami vody. V druhém, protonovém modelu, budeme předpokládat, že se systém skládán z jednoho protonu a n molekul vody. V obou modelech jsou atomy kyslíku a vodíku považovány za bodové bezstrukturní částice.2 Dále bylo využito metod globální optimalizace, zejména pak metoda simulovaného žíhání3, která byla odvozena z fyzikálního procesu žíhání tuhého tělesa, který zahrnuje zahřátí tělesa na vysokou teplotu a pozvolné ochlazování.

3


V tabulce 1 a 2 jsou hodnoty energie, potenciálu, které charakterizují strukturu klastru. Představují rovněž rozmístění jednotlivých molekul vody v solvatačních vrstvách. Také ověřili funkčnost programu, vytvořeného na naší katedře, vypočítat správné struktury protonovaných klastrů. Tab. 1: Hodnoty energie [eV] v porovnání s daty v literatuře pro hydroniový model Wales vypočtené minimum vypočtené maximum + H3O (H2O)2 -2,289986 -2,301287 -2,301135 + H3O (H2O)4 -3,856753 -3,810621 -3,810047 + H3O (H2O)7 -5,500008 -5,510253 -5,073003 *

Vedoucí práce: doc. RNDr. René Kalus, Ph.D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


30

Jakub Malohlava Solvatace protonu v klastrech vody

Tab. 2: Hodnoty energie [eV] pro protonový model H+(H2O)2 H+(H2O)4 vypočtené minimum -8,901064 -10,773596 vypočtené maximum -8,716001 -9,92575

4

H+(H2O)7 -12,472724 -12,222613

Závěry

Byla provedena optimalizace vstupních parametrů výpočetního programu. Také bylo zjištěno jak se rychlost chlazení projevuje na konečných strukturách. Jelikož bylo použito pouze 2, 4 a 7 molekul vody je třeba ještě prozkoumat jak se nastavení vstupních parametrů projevuje na větších klastrech. Dalším rozšířením studia protovaných klastrů je zaměření se na jejich termodynamiku.

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1. Swanson J. M. J., Maupin C. M., Chen H., Petersen M. K., Xu J., Wu Y., Voth G. A.: Journal of Physical Chemistry B 111, 4300 (2007) 2. Kozack R. E., Jordan P. C.: Journal of Chemical Physics 96 , 3131 (1992) 3. http://en.wikipedia.org/wiki/Simulated_annealing, staženo: 27. 2. 2009

30

Aplikace polovodičových prvků pro měření neelektrických veličin Michal Aujeský * [email protected]


1

Úvod

Oblasti fyziky, kde chybí názorná představa, jsou pro pochopení těžší. Tématický celek elektřina a magnetismus patří z tohoto důvodu mezi nejtěžší a nejméně oblíbené oblasti fyziky. S fyzikálními veličinami jako jsou napětí, proud, elektrické pole atd. nemá žák přímé smyslové zkušenosti. Proto i jednoduché fyzikální vztahy, jako např. Ohmův zákon, jsou chápány obtížně. Z tohoto důvodu je každý pokus, který zpřístupní lidským smyslům jinak nepozorovatelný fyzikální jev, velmi cenný. Příčinou volby tématu diplomové práce je osobní zkušenost, že žáci gymnázií mají s tématickým celkem elektřina a magnetismus větší problémy než s ostatními celky. Práce se zabývá sestavením několika experimentálních úloh. Hlavním cílem je, aby si žáci procvičili měření elektrických veličin. Aby se v aplikaci na měření neelektrických veličin seznámili s některými polovodičových součástkami a zjistili, že je pomocí nich možno měřit veličiny neelektrické. Úlohy obsahují úvody, návody, schémata, obrázky, vztahy a otázky. Součástí práce je ověření splnění cíle formou vyzkoušení úloh s pilotní třídou a otestování výstupu vědomostí a dovedností testem před a po provedení práce.

2

Teoretická část

Teoretická část se zabývá motivací a začleněním do Rámcového vzdělávacího programu pro gymnázia. Dále podává informaci o základech praktického měření, o principu polovodičů a o snímačích neelektrických veličin. V této části jsou umístěny i popisy vybraných fotoelektrických součástek a termistoru.

3

Praktická část

V prvním celku praktické části jsou umístěny elementární experimentální úlohy, jejichž cílem je zajistit hladší průběh navazujících experimentálních úloh. Tato vstupní měření obsahují: měření elektrického napětí, měření elektrického odporu, zkouška diod a zkouška tranzistoru. Úlohy jsou vytvořeny snadno přístupnou formou. V druhém celku je umístěna série experimentálních úloh zabývajících se měřením teploty, světelného a infračerveného záření. Je zařazena i popularizační úloha – dálkové ovládání PC pomocí dálkového ovladače.

4


Výsledkem práce je sestavení deseti experimentálních úloh. Sestavení pracovních listů pro žáky a vzorových listů pro učitele. Proběhlo provedení jedné z úloh se žáky pátého ročníku gymnázia a ověření přírůstku vědomostí a dovedností vstupním a výstupním testem, který přinesl pozitivní závěr. Zároveň byla demonstrována ještě jedna experimentální úloha, která sklidila ohlas. *

Vedoucí práce: Mgr. Libor Koníček, PhD., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


32

Michal Aujeský Aplikace polovodičových prvků pro měření neelektrických veličin

Řada klíčových kompetencí, uvedených v Rámcovém vzdělávacím programu pro gymnázia, a zejména posílení experimentálních dovedností, se u žáků rovněž rozvíjí při řešení úloh obsažených v této práci.

5

Závěr

Námět na zlepšení a doplnění, či zaměření navazující Ph.D. práce: Daly by se zařadit další experimentální úlohy. Např. experimentální úlohy operující s diodami LED a fotodiodami. Dále experimentální úlohy, ve kterých by se uplatnil mikrofon jakožto detektor zvuku, atd. Mohly by se využít široké možnosti systému počítačem podporovaná laboratoř ComLab. Mohla by se provést preciznější práce s pilotními třídami a provést důkladnější ověření přírůstku znalostí a experimentálních dovedností.

6

Použitá literatura a WWW odkazy

1) BEDNAŘÍK, Milan, ŠIROKÁ, Miroslava, BUJOK, Petr. Fyzika pro gymnázia: Elektřina a magnetismus. Praha: Prometheus, 1997. 342 s. ISBN 80-7196-202-3. 2) FUKÁTKO, Tomáš, Detekce a měření různých druhů záření. Praha: BEN, 2007. 190 s. ISBN 978-80-7300-193-3. 3) HASSMANN, Josef, MARŤÁK, Mikuláš, KOUDELKA, Josef. Elektrotechnická měření: pro 4. ročník SPŠ elektrotechnických. Jan Dáňa. Praha: SNTL, 1989. 248 s. ISBN 80-03-00088-2. 4) HAVEL, M., Malá škola praktické elektroniky: Základy měření. KTE. 1998, č. 1, s. 2830. 5) JEŘÁBEK, Jaroslav, KRČKOVÁ, Stanislava, HUČÍNOVÁ, Lucie. Rámcový vzdělávací program pro gymnázia. Tereza Králová. Plzeň : Bílý slon, 2007. 102 s. Dostupný z WWW: . ISBN 978-80-87000. 6) LYSENKO, Vladimír. Základy elektroniky. 1. vyd. Ostrava: Oftis, 1996. 100 s. ISBN 80-7042-735-3. 7) Infračervené záření [online]. [2009] , 24. 3. 2009 v 09:17 [cit. 2009-03-29]. Dostupný z WWW: . 8) Polovodič [online]. [2009] , 4. 4. 2009 v 08:46 [cit. 2009-03-13]. Dostupný z WWW: . 9) Přechod P-N [online]. 2009 , 24. 3. 2009 v 09:36 [cit. 2009-03-29]. Dostupný z WWW: . 10) SEDLÁK, Josef. Nejdůležitější elektronické součástky [online]. 2003 [cit. 2009-4-4]. Dostupný z WWW: . 11) Termistor [online]. [2009] , 5. 12. 2008 v 20:10 [cit. 2009-03-29]. Dostupný z WWW: .

Analýza schopnosti smrku ztepilého přizpůsobit se různým radiačním a teplotním podmínkám Ladislav Šigut * [email protected]


1

Úvod

Zvláště během letních dnů jsou rostliny vystaveny výrazným změnám intenzity fotosynteticky aktivní radiace, teploty a vlhkosti, které mohou vyústit v typickou polední depresi fotosyntézy. V rámci bakalářské práce byl studován vliv krátkodobého působení různých teplot a úrovní ozářenosti typických během přechodu ze zatažených na jasné dny, za účelem vyhodnocení, zda zvýšené pěstební teploty změní teplotní optimum procesů asimilace CO2.

2


Čtyřleté sazenice smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karsten) zasazené v květináčích byly kultivovány při čtyřech pěstebních režimech (maximální pěstební ozářenost [μmol m-2 s-1]/teplota vzduchu [°C] byla nastavena na 300/25, 1000/25, 1000/35 a 1000/40, v uvedeném pořadí) za použití růstových komor (Bioline-Heraeus, Germany) po 10 dní. Pro měření světelných křivek asimilace CO2 byl použit infračervený analyzátor plynů Li-6400 (Licor, USA). Na základě světelných křivek byly stanoveny následující parametry: Rd – rychlost temnostní respirace, ΓQ – světelný kompenzační bod, AQE – zdánlivá kvantová účinnost a A1200 – světlem saturovaná rychlost asimilace CO2. Měření bylo provedeno na intaktních výhonech při aktuálních teplotách listu 10, 18, 25, 35 a 40 °C.

3


Vyšší teploty listu vedly ke zvýšení Rd a ΓQ u všech pěstebních režimů. Na základě parametrů A1200 a AQE bylo teplotní optimum fotosyntézy smrku stanoveno mezi 18 – 25 °C. Pěstební podmínky neovlivnily hodnoty Rd.

4

Závěry

Výsledky potvrdily, že asimilační aparát smrku ztepilého je odolný vůči vysokým ozářenostem (1000 μmol m-2 s-1), ale je citlivý na vysokou teplotu (35 a 40 °C). Krátkodobá aklimace sazenic na vysoké teploty neovlivnila teplotní optimum zkoumaných parametrů. Přesto krátkodobá aklimace na zvýšené pěstební teploty vedla k signifikantnímu zvýšení A1200 a AQE stanovených při okamžitých teplotách listu 10 – 25 °C v porovnání s rostlinami aklimovanými na nízkou teplotu. Práce tvoří část výzkumu podporovaného GAČR (grant číslo 522/07/0759) a Ostravskou univerzitou v Ostravě (fond pro podporu VaV).

*

Vedoucí práce: Mgr. Otmar Urban, PhD., Ústav systémové biologie a ekologie, AVČR


34

Ladislav Šigut Analýza schopnosti smrku ztepilého přizpůsobit se…

Separace a identifikace stereoizomerů karotenoidů vyšších rostlin Marie Karlická * [email protected]


1

Úvod

Karotenoidy jsou významnými pigmenty fotosyntetického aparátu všech fotosyntetizujících organismů. Díky přítomnosti konjugovaného systému dvojných vazeb ve své molekule, mohou tvořit geometrické izomery, tzv. stereoizomery, dvou typů, a to all-trans a cis izomery. Obecně se předpokládalo, že v biologických systémech se přirozeně vyskytují pouze all-trans izomery karotenoidů, neboť cis izomery jsou nestabilní. Přesto byly cis izomery postupně nalezeny ve fotosyntetickém aparátu všech fotosyntetizujících organismů. Jejich úloha ve fotosyntéze je stále předmětem zkoumání a zdá se, že je rozdílná od úlohy all-trans izomerů. Cílem práce bylo prozkoumat problematiku významu stereoizomerů karotenoidů ve fotosyntéze vyšších rostlin a zavést metody jejich studia aplikovatelné v naší laboratoři.

2


V práci byly využity metody absorpční spektroskopie a vysoko-účinné kapalinové chromatografie (HPLC). Jako možná metoda přípravy cis izomerů karotenoidů byla vybrána a zavedena metoda tzv. jod-senzitivní fotoizomerizace, která je založena na osvětlování směsi karotenoidu a jodu viditelným světlem. Metoda byla zavedena pro případ β-karotenu a luteinu. Vliv rozdílných osvětlovacích režimů, tedy intenzity záření a doby ozařování, na úspěšnost izomerizace byl hodnocen na základě změn absorpčních spekter karotenoidů. Připravená směs stereoizomerů byla separována pomocí HPLC metody upravené podle práce Darko et al. (2000) † . Tato metoda byla dále použita k separaci karotenoidů a jejich stereoizomerů z extraktů listů ječmene jarního (Hordeum vulgare) a z frakcí pigment-proteinových komplexů ječmene jarního získaných elektroforetickou separací. Stereoizomery byly identifikovány na základě porovnání absorpčních spekter se spektry stereoizomerů připravených jod-senzitivní fotoizomerizací, s údaji v literatuře nebo se spektry karotenoidů v naší laboratoři identifikovaných dříve.

3


Pro jod-senzitivní fotoizomerizaci β-karotenu a luteinu bylo zvoleno ozařování jejich směsi s jodem v benzenu zdrojem studeného světla o intenzitě 350 μmol·m-2·s-1 po dobu 2 minut resp. 5 minut. Jiné osvětlovací režimy buďto neposkytly dostatečně účinnou izomerizaci, nebo vedly k degradaci karotenoidů. Separace připravených směsí stereoizomerů vedly k oddělení složky all-trans izomeru karotenoidu, tedy all-trans-βkarotenu resp. all-trans-luteinu, a složky ve zdrojové práci nazývané cis izomer, tedy cisβ-karotenu a cis-luteinu. O složce cis izomeru se domnívám, že může jít o směs více cis izomerů lišících se polohou cis dvojné vazby. *

Vedoucí práce: doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě †

DARKO E., SCHOEFS B., LEMOINE Y. (2000) Improved liquid chromatographic method for the analysis of photosynthetic pigments of higher plants. J. Chrom. A, 876: 111-116


36

Marie Karlická Separace a identifikace stereoizomerů karotenoidů vyšších rostlin

V extraktech listů ječmene jarního byly HPLC metodou separovány tyto karotenoidy: alltrans-neoxantin, all-trans-violaxantin, all-trans-anteraxantin, all-trans-lutein, zeaxantin, all-trans-β-karoten, cis-neoxantin, cis-violaxantin, cis-β-karoten a cis-anteraxantin, jehož identifikace je však problematická. Ve frakcích pigment-proteinových komplexů získaných elektroforetickou separací nebyly kromě běžně se eluujících all-trans karotenoidů nalezeny žádné jejich cis izomery. Důvodem toho může být jednak velice nízká koncentrace karotenoidů ve frakcích pigment-proteinových komplexů, jednak zdlouhavá příprava vzorků, během níž může docházet k izomerizacím nestabilních cis karotenoidů na jejich all-trans izomery.

4

Závěry

Pro případ přípravy cis izomerů β-karotenu a luteinu byla zavedena metoda jod-senzitivní fotoizomerizace. Výsledkem chromatografické separace připravené směsi stereoizomeů byly vždy dvě složky – složka all-trans izomeru a složka zřejmě směsi více cis izomerů. Účinnější separace cis izomerů zřejmě není možno s použitou kolonou typu C18 dosáhnout. V případě separací stereoizomerů luteinu komplikovalo HPLC separaci použité rozpouštědlo benzen, proto bych pro případné budoucí analýzy zvažovala užití jiného rozpouštědla pro přípravu standardních roztoků. Z extraktů ječmene jarního byly separovány cis izomery čtyř karotenoidů. Separaci zvláště cis-violaxantinu považují za perspektivní, neboť konkrétně 13-cis-violaxantin hraje zřejmě jistou roli v regulaci xantofylového cyklu a přenosu excitační energie ve světlosběrných komplexech. Oba tyto procesy jsou v naší laboratoři zkoumány. Pro případné separace cis izomerů violaxantinu v budoucnu bych však zvažovala užití kolony typu C30, neboť ty podle všech referencí vykazují vyšší účinnost při separacích geometrických izomerů s ohledem na přesnou polohu cis dvojné vazby.

Selektivní extrakce vybraných karotenoidů Barbora Hrvolová* [email protected]

Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Experimentální část této práce se zabývá nalezením možného využití křídlatky (Reynoutria spp.). Křídlatka pochází z východní Asie. V České republice patří mezi nejprogresivnější invazivní druhy rostlin. Každoročně se v určitých oblastech České republiky pořádají rozsáhlé akce na likvidaci křídlatky. Letos se podobný projekt plánuje v Moravskoslezském kraji1. Připravované vysokorozpočtové akce mají však pouze jeden cíl, likvidaci bez následného využití. Lutein a zeaxantin patří mezi kyslíkaté karotenoidy, xantofyly. Nachází se jak v tkáních rostlinného původu tak v tkáních původu živočišného. Jako doplňkové pigmenty mají světlosběrnou funkci. Jedná se o významné antioxidanty, u nichž byl prokázán preventivní účinek proti onemocnění zraku2. Cílem této práce bylo stanovit obsah luteinu a zeaxantinu v křídlatce a navrhnout metodiku pro izolaci karotenoidů a jejich selektivní extrakci s cílem získat extrakt čistého luteinu a zeaxantinu. Chromatografickou analýzou jsme zjistili, že křídlatka obsahuje až 8 x větší množství luteinu než je uváděno u jiných rostlin3-4.

2


K získání extraktu čistého luteinu a zeaxantinu bylo potřeba nejdříve navrhnout metodiku pro izolaci karotenoidů. Bylo nutné nalézt postup pro odstranění fenolických látek, odstranění zelených barviv – chlorofylů a separaci složek. Po řadě pokusů, které nás však dovedly k cíli, jsme vytvořili výslednou metodiku pro izolaci karotenoidů, skládající se ze tří fází přípravných a jedné fáze separační. Přípravné fáze zahrnují: 1. ultrazvukovou extrakci ve vodě, během které dochází k odstranění fenolických látek, 2. ultrazvukovou extrakci v metanolu, kdy dochází k uvolnění pigmentů do rozpouštědla, 3. saponifikaci, která způsobí degradaci chlorofylů. Separační fáze spočívá v oddělení karotenoidů od saponifikovaného extraktu pigmentů. K separaci jsme použili hexan. Karotenoidy jsme do hexanu převedli protřepáním extraktu. Následně jsme vytvořili metodiku pro selektivní extrakci karotenoidů. Chromatografickou analýzou jsme zjistili, že v izolovaném extraktu karotenoidů se nachází kromě luteinu a zeaxantinu pouze ß-karoten. Selektivní extrakce byla založena na rozdílné polaritě těchto karotenoidů. Lutein a zeaxantin jsme z hexanu převedli do methanolu. ________________________ *

Vedoucí práce: doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


38

Barbora Hrvolová Selektivní extrakce vybraných karotenoidů

Tento extrakt však obsahoval zbytky ß-karotenu. Trojnásobným promytím tohoto extraktu hexanem jsme získali čistý extrakt luteinu a zeaxantinu. Průběžnou kontrolu správnosti jednotlivých kroků jsme prováděli pomocí absorpčního spektrofotometru UV550 (Unicam, GB) a HPLC systému (TSP Analytical, USA).

3

Přínos práce

Výše uvedenou metodikou selektivní extrakce jsme dosáhli výnosu 16,7 µg/g f.w. luteinu a 5,6 µg/g f.w. zeaxantinu. Křídlatka tedy není jen pouhý plevel, ale také jeden z významných potencionálních zdrojů těchto antioxidantů, které se hojně využívají jak v průmyslu farmaceutickém tak potravinářském5-7. Navržením výše uvedené metodiky jsme pro křídlatku našli využití, které může plně kompenzovat náklady vynaložené na její odstraňování.

4

Závěry

Chromatografickou analýzou jsme zjistili, že křídlatka obsahuje významné množství luteinu (cca 800 µg/g f.w.) a zeaxantinu (cca 300 µg/g f.w.). Selektivní extrakcí karotenoidů křídlatky jsme dosáhli extrakčního výnosu 16,7 µg/g f.w. luteinu a 5,6 µg/g f.w. zeaxantinu. Následující experimenty jsou vedeny za účelem zvýšení dosaženého extrakčního výnosu. Dalším cílem, kterým se dále hodláme zabývat, je upravení této metodiky pro systém rozpouštědel ethanol/heptan.

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1

http://www.life-moravka.cz, staženo 2. 11. 2008

2

Aman R., Carle R., Conrad J., Beifuss U., Schieber A.: Isolation of carotenoids from plant materials and dietary supplements by high-speed counter-current chromatography, Journal of chromatography A, 1074 (2005) 99-105

3

Plazaola J., Hernández A., Artetxe U., Becerril J.: Regulation of the xanthophyll cycle pool size in duckweed (Lemna minor) plants, Physiologia plantarum 116, (2002) 121–126

4

Rosevear M. J., Young A. J., Johnson G. N.: Growth conditions are more important than species origin in determing leaf pigment kontent of British plant species, Functional Ecology 15, (2001) 474-480

5

http://old.mendelu.cz/~agro/af/222/pages/vyuka/vyziva/otazky_vypr/25_pigmenty _nesvadbova_d.doc, staženo 20. 1. 2009

6

http://www.vitalsupport.cz/lekarna/doplnky-vyzivy/antioxidanty/Lutein2.html, staženo 5. 4. 2009

7

http://www.vupp.cz/czvupp/aktualit/foodtoday/ftoday31.htm, staženo 5. 4. 2009

Spektrofotometrické stanovení obsahu enzymu Rubisko metodou standardního přídavku. Michala Zgarbová * [email protected]


1

Úvod

Rubisco (ribulóza-1,5-bisfosfát karboxyláza/oxygenáza, EC 4.1.1.39) je enzym ze třídy lyáz s karboxylační a oxygenační aktivitou. Cílem práce bylo stanovit obsah tohoto enzymu pomocí spektrofotometrických metod a stanovit korekční faktor pro použití metody standardního přídavku, pro který se využívá následující rovnice1:

cx = Axc/(A - Ax),

kde cx – hledaná koncentrace, Ax – absorbance roztoku bez přídavku, c – koncentrace standardu, A – absorbance rioztoku se standardním přídavkem. Ke stanovení obsahu enzymu Rubisco byly využity mladé rostliny smrku ztepilého. Ty byly za různých radiačních a teplotních podmínek pěstovány v růstových komorách na katedře fyziky OU v Ostravě.

2

Metody a výsledky

Metoda standardního přídavku byla vyzkoušena na roztoku manganistanu draselného. Roztoky o známých koncentracích manganistanu draselného zastupovaly extrakty a roztok standardu enzymu Rubisco. Proběhla dvě měření, s čistým roztokem vzorku manganistanu a se vzorkem znečištěným roztokem chloridu kobaltnatého, který absorbuje v oblasti absorpčního maxima manganistanu draselného. Při tomto jednoduchém měření dávala metoda poměrně přesné výsledky (± 3%). Příprava vzorku k měření byla analogická k měření obsahu Rubisco podle Chvojkové2 a Bukovské3. Z odebraných jehlic byly připraveny vzorky o známe hmotnosti a ploše. Vzorky byly nasvíceny a zmraženy v tekutém dusíku. Poté proběhla extrakce3. Pro stanovení obsahu enzymu v jehlicích smrku byla vytvořena kalibrační přímka a stanovena rovnice lineární regrese (y=1,4196x-0,0028). Obsah enzymu Rubisco byl stanoven pomocí spektrofotometrické metody3 a přepočten pomocí rovnice regrese na [g/m2]. Hodnota absorbance při 270 nm byla použita do vzorce pro standardní přídavek jako Ax. Jako c je označena koncentrace roztoku standardu enzymu Rubisko, A je absorbance vzorku v kyvetě po standardním přídavku tohoto roztoku, cx je zjišťovaná koncentrace enzymu v kyvetě. Získané výsledky metod byly dány do poměru a získán procentuální podíl enzymu Rubisko. Data byla statisticky zpracována pomocí F-testu a T-testu.

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě.


40

Michala Zgarbová Spektrofotomet. stan. obsahu enzymu Rubisko metod. stand. příd.

Pro všechna měření (n=50) byl zjištěn signifikantní rozdíl mezi metodou stanovení obsahu enzymu Rubisco spektrofotometrickou metodou3 a metodou standardního přídavku. Podíl u jednotlivých variant vzorků kolísal, nejvyšší hodnota procentuálního podílu byla 70,3±22,2% a nejnižšší 10,1±5, 5%. Tyto významné rozdíly jsou zřejmě způsobeny rozdílnými podmínkami kultivace jednotlivých variant.

3

Závěr

Pomocí metody standardního přídavku byly získány menší hodnoty obsahu enzymu Rubisco než pomocí spektrofotometrické metody navržené Chvojkovou2 a Bukovskou3. Pokusy provedené na rostlinách z růstových komor na OU v Ostravě přinesly značně rozdílná data. To může být způsobeno rozdílnými podmínkami kultivace a tedy různým obsahem enzymu u jednotlivých variant. Korekční faktor nebylo možno nalézt.

4


1/ Zýka a kol. Analytická příručka díl II, SNTL ALFA, Praha 1980, ISBN 04-602-80 2/ Chvojková H.: Diplomová práce. Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava 2002. 3/ Bukovská R.: Diplomová práce. Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava 2005.

Neadiabatická dynamika fotoexcitovaných klastrů Pavla Pukowiecová

*

[email protected]


1

Úvod

Tato práce se zabývá teoretickým studiem fotofragmentace, čili fotoabsorpcí a fotodisociací, iontového klastru Ar5+ převážně v hlavním absorpčním pásu fotonových energií. Pomocí metod neadiabatické molekulové dynamiky sledujeme, co se s klastrem stane poté, co je ozářen fotonem. Klastr se na počátku nachází v základním elektronickém stavu. Po ozáření fotonem přejde do stavu excitovaného a následně dochází k jeho rozpadu. Ten sledujeme pomocí počítače tzv. počítačovým modelováním. Jde o numerické řešení pohybových rovnic, kdy do hry vstupuje kvantová mechanika, a pohybové rovnice se proto musí určitým způsobem upravit. Hlavním cílem práce je detailně prostudovat a analyzovat fotodisociační mechanizmy v oblasti hlavního absorpčního pásu Ar5+ semiklasickou metodou „hemiquantal dynamics with whole DIM basis“ (HWD)1, analyzovat význam dekoherenčních mechanizmů v těchto procesech metodou HWD se zahrnutím dekoherenčních procesů prostřednictvím stochastického kolapsu elektronické vlnové funkce „hemiquantal dynamics with whole DIM basis and quenchings“ (HWDq)2 a provést komplexní porovnání získaných výsledků s dostupnými experimentálními daty.

2


S využitím interakčních modelů (DIM3 – diatomics-in-molecule, DIM+SO4 – DIM se spin-orbitální interakcí, DIM+SO+ID-ID4 – DIM+SO se zahrnutou interakcí indukovaný dipól-indukovaný dipól) bylo vypočítáno fotoabsorpční spektrum Ar5+ a byla provedena simulace fotodisociace Ar5+ v rozsahu fotonových energií hlavního a vedlejších absorpčních pásů pro vybrané počáteční teploty klastru. Bylo studováno zastoupení jednotlivých fragmentačních kanálů a fragmentů a modelovány distribuce kinetické, rotační a vibrační energie fragmentů. Na závěr byly provedeny analýzy elektronického stavu fragmentů. Jedním z hlavních důvodů, proč jsme se začali zabývat problémem fotodisociace Ar5+, byly dříve provedené výpočty5 a jejich nesouhlas s experimentálními hodnotami6. Další výpočty, které jsme mohli srovnat s experimentem, byly distribuce kinetické energie fragmentů Ar+ a Ar2+, reprezentované v experimentu tzv. time-of-flight (TOF) spektry6.

3


Důležitý výsledek našich výpočtů je, že zastoupení iontových fragmentů pro nižší energie hlavního absorpčního pásu odpovídá experimentálním hodnotám. Pro vyšší energie však dochází k neshodě s experimentem. Důležitým poznatkem získaným našimi výpočty je také bimodálnost kinetické energie monomerových fragmentů. Tato skutečnost dobře odpovídá výsledkům z TOF experimentů. Dimery naopak vznikají jen pomalé, což je také v souladu s experimentem. Při použití metody HWDq došlo k odstranění fragmentárních nábojů, proto jsme mohli provést i analýzu vibrační a rotační energie. Zjistili jsme, že *

Vedoucí práce: doc. RNDr. René Kalus, Ph.D., katedra fyziky, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


42

Pavla Pukowiecová Neadiabatická dynamika fotoexcitovaných klastrů

zahrnutí dekoherence do metody HWD nemá vliv na zastoupení iontových fragmentů. Zjistili jsme také, že nesouhlas našich výsledků s experimentem pro vyšší energie může způsobovat nepříznivý přeskok náboje z původně nabitého dimeru na monomer.

Obr. 1. Zastoupení iontových fragmentů v závislosti na fotonové energii

4

Závěry

Detailně jsme prostudovali fotodisociační mechanizmy v oblasti hlavního absorpčního pásu Ar5+ metodou HWD i metodou HWDq. Pro nižší energie hlavního absorpčního pásu jsme se přiblížili experimentálním datům s uspokojivou přesností. Pro vyšší energie však došlo k nesouhlasu s experimentem. Nesouhlas výsledků s experimentem jsme vysvětlili nepříznivým přeskokem náboje z jednoho fragmentu na druhý.

5

Použitá literatura 1. AMAROUCHE, M., GADEA, F. X., DURUP, J. Chemical Physics. 1989, vol. 103, s. 145-157. 2. HRIVŇÁK, D., KALUS, R., GADEA, F. X. zasláno do Phys. Rev. A 3. KUNTZ, P. J., VALLDORF, J. Phys. D8 (1988) 195. 4. AMAROUCHE, M., DURAND, G., MALRIEU, J. P. Journal of Chemical Physics. 1988, vol. 88, 1010. 5. CALVO, F., GALINDEZ, J., GADÉA, F. X. Internal conversion in the photofragmentation of Arn+ clusters. Chemical Physics. 2003, no. 5, s. 321-328. 6. NAGATA, T., HIROKAWA, J., KONDOW, T. Photodissociation of Arn+ cluster ions. Chemical physics letters. 1991, vol. 176, no. 6, s. 526-530.

Sekce 3 – informatika

Složení komise doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D. Mgr. Rostislav Fojtík, PhD. prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc. RNDr. Jaroslav Procházka, Ph.D., Tieto Ing. Jarmila Škrinárová, PhD., Univerzita Mateje Béla, Banská, Bystrica, Slovensko doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD.


44

Adaptívne rozhranie pre prispôsobovanie vzdelávacieho prostredia Marek Vrábel

*

[email protected]

Katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Príspevok popisuje aktuálny stav doktorského projektu v oblasti skúmania a návrhu adaptívnych hypermediálnych systémov. Charakterizujeme náš prístup k riešeniu vo forme modulu tretej strany a jeho implementáciu v rámci LMS MOODLE, navrhujme hlavné časti tohto modlu vo forme podmodulov. Ďalej popisujeme relatívny prechod používateľa systémom na základe preddefinovaných úrovní a vytvorených prepojení, kde systém automaticky bude určovať odporúčania pre ďalší postup pri štúdiu.

2

Prínos práce

Vytvorili sme si teoretické základy pre tvorbu všeobecného modulu AHS, ktorý plánujem otestovať v prostredí LMS MOODLE. V práci postupne začíname implementovať vytvorené základné teoretické riešenia do prostredia LMS, kde je zatiaľ vytvorené grafické rozhranie.

3

Závery

V pokračovaní práce plánujeme pokračovať vo vytváraní ďalších teoretických častí a ich postupnú implementáciu do systému.

*

Vedoucí práce: prof. Ing. Milan Turčáni, CSc., katedra informatiky, Fakulta prírodných vied, Univerzita Konštantína Filozofa v Nitre


46

Marek Vrábel Adaptívne rozhranie pre prispôsobovanie vzdelávacieho prostredia

Reference 1. Brusilovsky, P.: Developing Adaptive Educational Hypermedia Systems: From Design Models To Authoring Tools. Murray, T., Blessing, S., Ainsworth, S. (Eds.), Authoring Tools for Advanced Technology Learning Environment, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2003. ISBN 14-0201-772-3 2. Kapusta, J.: Časová efektivita adaptívnych hypermediálnych kurzov. Zborník príspevkov DIVAI 2007, s. 125-129. ISBN 978-80-8094-123-9. 3. Turčáni, M.: Adaptívne systémy a multimediálne e-learningové prostredie v Aplikovanej Informatike. ISKI 2008 – Informatický seminár Katedry informatiky 2008. ISBN: 978-80-8094-351-6. 4. Turčáni, M.: Moderná vysoká škola = moderné vzdelávanie cez internet. Sborník ERIE 2008. ISBN: 978-80-213-1796-3. 5. Turčáni, M., Kapusta, J.: System adaptive annotation of hyperlinks in the conditions of university courses. Journal on Efficiency and Responsibility in Education and Science, Vol. 1, No. 2, 2008. ISSN: 1803-1617, pp 38-43, [on-line] www.eriesjournal.com/_papers/artide_0204.pdf 6. Vrábel, M., Pápež, M.: Adaptívny e-learning - modul použitelný v LMS Moodle. ISKI 2008 – Informatický seminár Katedry informatiky 2008. ISBN: 978-80-8094351-6

Teoretický a praktický prístup k využívaniu IPv6 sietí Peter Švec * [email protected]


1

Úvod

Internetový protokol verzie 6 je štandardizovaný už 10 rokov avšak jeho používanie je viac-menej sporadické. V súčasnej dobe organizácie zodpovedné za prideľovanie IPv4 adries varujú, že sa blíži moment keď už ďalšie adresy nebudú k dispozícii. Predpokladaným dátumom je jún 20111. Vyčerpanie adresného priestoru nenastane zo dňa na deň, ale bude to postupný proces. Korporácie vyvíjajúce sieťové zariadenia deklarujú podporu tohto protokolu ako aj mnohé chrbticové siete a teda sieť ako taká je na prechod v podstate pripravená. Problémom zostáva pohľad koncového používateľa, ktorý nemá dôvod niečo meniť pokiaľ všetko funguje a pokiaľ má prístup k obsahu, ktorý je v súčasnosti v IPv4 sieti napriek teoretickým výhodám, ktoré IPv6 prináša. Niektoré z týchto teoretických výhod môžu byť z pohľadu používateľa v kontraste s realitou, ktorú ponúka prax.

2

Teoretické výhody

Protokol IPv6 zväčšuje priestor pre adresu z 32bitov na 128bitov, zjednodušuje samotnú hlavičku IP protokolu vypustením niektorých polí a zavádza jej fixnú dĺžku. V IPv4 musí každý smerovač vypočítavať kontrolný súčet IP hlavičky z dôvodu povinnej zmeny hodnoty TTL o jedna na každom smerovači. Tento výpočet znamená určité zdržanie a plytvanie výpočtovým časom. V IPv6 sa rozhodlo, že nie je dôvod vypočítavať kontrolný súčet vzhľadom na spoľahlivosť dnešných sietí a tiež vzhľadom na to, že detekcia chýb je tak na nižšej ako aj na vyšších vrstvách. Rovnako sa vypustila aj nutnosť fragmentácie. Ďalším krokom k zvýšeniu efektivity je zavedenie fixnej dĺžky hlavičky IPv6 paketu veľkosti 40B. Požiadavkou dnešných sietí je podpora QoS (Quality of Service), avšak na identifikáciu dátového toku sa používa sieťový soket, ktorý pozostáva z cieľovej/zdrojovej IP adresy a čísla portu. Práve číslo portu je problém, keďže sa nachádza na transportnej vrstve a aby smerovač identifikoval dátový tok, musí čítať aj TCP alebo UDP hlavičku na rozdiel od IPv6, kde je identifikácia toku priamo v IP hlavičke. Všetkými týmito opatreniami by sa malo dosahovať efektívnejšie smerovanie a vyššia výkonnosť smerovačov2, avšak vzhľadom na kvalitu a rýchlosť je otázne, či je táto vyššia výkonnosť pozorovateľná aj pre koncového používateľa.

3

Meranie rýchlosti odozvy

Efektivita a výkonnosť smerovačov sú veličiny, ktoré sú zo strany koncového používateľa nemerateľné, vzhľadom na to, že nemá prístup k ich monitorovaniu. V našom experimente sme sa zamerali na veličinu, ktorá je zo strany bežného používateľa merateľná a tiež pokladaná za veľmi dôležitú. Touto veličinou je čas odozvy od druhej komunikujúcej strany. Čím je tento čas nižší, tým rýchlejšie a aj efektívnejšie sa dáta sieťou prenášajú. Nízky čas odozvy je dôležitý pri aplikáciách ako sú prenos hlasu (VoIP), videa online hry a pod. Čas odozvy sme testovali pomocou odosielania a prijímanie ICMP echo paketov *

Školiteľ: prof. Ing. Milan Turčáni, CSc., Katedra informatiky, Fakulta prírodných vied, Univerzita Konštantína Filozofa v Nitre


48

Peter Švec, Teoretické a praktické výhody používania IPv6

rôznej dĺžky v reálnom prostredí medzi OU v Ostrave a UKF v Nitre. Od experimentu sme očakávali potvrdenie teoretických predpokladov vyššej efektivity a výkonnosti IPv6 siete vzhľadom na to, že obe univerzity majú natívnu podporu IPv6 a tiež sú pripojené k akademických chrbticovým sieťam, ktoré IPv6 podporujú. Netestovali sme len rýchlosť odozvy medzi koncovými bodmi, ale aj medzi všetkými bodmi (smerovačmi), ktoré sa nachádzajú na trase medzi nimi. V oboch prípadoch bol tento počet rovnaký. Na obrázku 1 sú zobrazené namerané hodnoty pri meraní odozvy s paketom veľkosti 32B, čo je štandardná veľkosť odosielaných ICMP echo pri použití programu ping. Na obrázku 2 sú zobrazené namerané hodnoty pri použití veľkosti paketu 4kB. Na oboch obrázkoch sú zobrazené hraničné stavy, čiže prvý a posledný smerovač.

Obr. 1. Čas odozvy medzi prvým (vľavo) a posledným smerovačom (vpravo). Veľkosť paketu 32B.

Obr. 2. Čas odozvy medzi prvým (vľavo) a posledným smerovačom (vpravo). Veľkosť paketu 4kB.

4

Záver

Z nameraných hodnôt vyplýva, že pri komunikácii v lokálnej sieti je čas odozvy pri použití IPv4 siete nižší ako pri IPv6. S rastúcou vzdialenosťou (počtom smerovačov po ceste) je čas odozvy pre IPv6 nižší. Meranie času je len jeden z mnohých parametrov, ktoré sieťovú komunikáciu ovplyvňujú. Preto chceme tento experiment opakovať v laboratórnych podmienkach, kde je možné monitorovať aj parametre, ku ktorým za bežných podmienok nemáme prístup a tiež rozšíriť množinu tokov o prenos hlasu, videa a samotných dát. Na zozbieraných údajoch budeme môcť následne aplikovať niektorú z metód viacrozmernej analýzy dát

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1. http://www.potaroo.net/tools/ipv4/index.html, stiahnuté 14. 4. 2009 2. http://www.6diss.org/tutorials/, stiahnuté 27.3.2009

Bioinformatika Michal Gréč * [email protected]


1

Úvod

Cílem práce bylo představit bioinformatiku jako vědeckou discplínu1a taky ukázat na spojitost genomiky a informatiky a poukázat na praktické využití moderní bioinformatiky3. Postupně jsme se zabývali základními formáty bioinformatických dat a kde všude na internetu je možné získat či případně prezentovat svá vlastní data. Taky jsme chtěli ozřejmit práci se sekvenčními daty a práci s databázemi nukleotidových sekvencí.

2


Základní úlohou této práce bylo jak vůbec lze stanovit kvalitativní míru podobnosti dvou sekvencí a ukázat základní postupy, které vedou ke zjištění této podobnosti. Při zpracovávání bioinformatických dat se využívá mnoha postupů a algoritmů, které našli uplatnění i v mnoha jiných oborech a z toho jsme se pokusili představit ty nejzákladnější (FASTA, BLAST, SMART) 2. Centrálním problémem praktické bioinformatiky je porovnávání dvou či více sekvencí a zjištění jejich vzájemné podobnosti. Kde a jak zjistit informace o funkční a strukturní interpretaci proteinových sekvencí5. Taky jsme v práci nahlédli k problematice posuzování podobnosti dvou sekvencí, vyhledávání v primárních databázích nukleotidových sekvencí4 a čtení a zápisu DNA sekvencí v běžných formátech.

Obr. 1. Primární struktura DNA *

Vedoucí práce: doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


50

3

Michal Gréč Bioinformatika


Touhle prací jsme chtěli nechat projít část DNA sekvence ve FASTA formátu přes BLAST algoritmus. Podařilo se nám nechat projít DNA sekvenci přes algoritmus a následně jsme se snažili co nejvíce získat informací z následné analýzy. Cílem práce byla snaha poukázat na důležitost kvalitnějšího propojení informatiky a genomiky na vědecké a výzkumné úrovni.

4

Závěry

Účelem této bakalářské práce bylo poskytnout ucelený přehled o základních principech bioinformatiky a o jejím využití v běžném životě. Jsem velice rád, že se nám povedlo dodržet zadání práce. Rád bych v navazujícím magisterském studiu pokračoval v práci týkající se tématu bioinformatiky, i když teď ještě netuším jaké zaměření práce bych si zvolil.

Reference 1. http://bioinformatika.navajo.cz/ , staženo 18. 3. 2009 2. Čtveráček M.: Bakalářská práce. Univerzita Tomáše Bati, Zlín 2006 3. http://scienceworld.cz/ekonomika/algoritmy-pro-biotechnologie-odfarmakogenetiky-po-sekvenovani-2186 staženo 18. 3. 2009 4. http://loschmidt.chemi.muni.cz/peg/lecture/bioinf_05.htm staženo 18. 3. 2009 5. Cvrčková Fatima : Úvod do praktické bioinformatiky. Academia, 2006

Zpracování textových dokumentů v přirozeném jazyce s použitím ontologií Petr Klimánek 1 [email protected]


1

Úvod

Práce je zaměřena na transformace značkovaných textových dokumentů (XML, HTML) napsaných v přirozeném jazyce. Výsledkem jsou postupy a navržené implementované softvérové nástroje pro zjednodušení dokumentů a předzpracování vyhledávání klíčových slov podle ontologie jazyka C++.

2


Oblastí zkoumání je problematika programování v jazyce C++. Tomu odpovídal výběr zdrojových dat, kterými je kniha1 Thinking in C++ od Bruce Eckela v anglické verzi. Tato publikace je volně dostupná na internetu v podobě HTML stránek rozdělených podle jednotlivých kapitol a zabývá se výukou programování v C++. Pro práci s textem byly zpočátku uvažovány dva nástroje – SimMetrics2 a anglický WordNet3 vyvinutý na Princetonské univerzitě. SimMetrics se nakonec ukázal jako nedostatečný a WordNet jako plně vyhovující. WordNet je lexikální databáze a je volně dostupný i ke stažení. Pro přístup k jeho datovým souborům existuje API napsané v jazyce C, což mimo jiné bylo důvodem, proč jsem se rozhodl implementovat programové nástroje v C++. Dalšími použitými nástroji jsou program Tidy4, který byl použit pro převod HTML dokumentů do XHTML a knihovna TinyXML5 pro práci s dokumenty splňujícími správně strukturovaný XML zápis.

3


S použitím výše uvedených nástrojů jsem upravoval dokumenty v několika fázích. V první fázi bylo důležité zdrojové HTML dokumenty převést do formátu XHTML pomocí programu Tidy, aby mohla být v dalších fázích použita knihovna TinyXML, protože XHTML vyhovuje XML zápisu. Další překážkou byly znakové entity, které TinyXML přijímá pouze v číselném zápisu. Proto jsem vytvořil program pro převod znakových entit na číselný tvar. Program pracuje s jakýmkoliv textovým obsahem a nemusí se nutně jednat o XML. Dochází k prostému nahrazování jedněch řetězců jinými. Dále byl s pomocí TinyXML dokument zjednodušen odstraněním nezajímavých informací. K tomu jsem vytvořil program, kterému se určí seznam značek, které mají zůstat zachovány a veškeré ostatní značkování je odstraněno, stejně jako veškeré atributy značek. Textový obsah je nezměněn a umístěn do nejbližší nadřazené značky, která zůstává zachována. Po odstranění nadbytečných informací jsou dokumenty dobře čitelné i pro člověka, důležité informace zůstaly zachovány, a klesl objem ukládaných dat. Poté jsem s pomocí nástroje WordNet text lemmatizoval, což znamená nahrazení všech slov jejich základními tvary. V případě podstatných jmen jde o nahrazení tvarem v 1. pádu jednotného čísla. Lemmatizace tak určitým způsobem představuje sjednocení podobných slov. Do 1

Vedoucí práce: doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


52

Petr Klimánek Zpracování textových dokumentů v přirozeném jazyce

původního dokumentu se mezi speciální značky navíc přidá i text lemmatizovaný. Nakonec jsou v obou částech (v původním i lemmatizovaném textu) vyhledávána klíčová slova, která jsou načtena z ontologie aplikační domény (C++). Vyhledává se v obou částech proto, že kvůli lemmatizaci se z obsahu ztrácejí speciální znaky, které jsou pro C++ typické. Výsledky hledání jsou zapsány vždy s vazbou na konkrétní úsek textu (nejčastěji odstavec) v pořadí, v jakém byla klíčová slova nalezena. Na konec každého dokumentu je pak přidán souhrn celkových výsledků vyhledávání v obou částech. Díky tomu už není zapotřebí v budoucnu celý dokument namáhavě procházet, ale stačí se podívat do výsledků, kde je zapsán seznam nalezených klíčových slov seřazený abecedně a u každého je zaznamenán počet výskytů.

4

Závěry

Výsledkem práce jsou postupy a programové nástroje pro postupnou úpravu dokumentů ze složitých HTML na XML označkované dokumenty se stanovenými vlastnostmi. V aplikační doméně programování v C++ byla jako příklad zpracována kniha Thinking in C++ a v získaném zjednodušeném XML označkovaném textu a lemmatizovaném textu bylo provedeno vyhledání klíčových slov ontologie. Výstup je připraven pro fázi ohodnocení komplexnosti obsažených znalostí z pohledu ontologie C++. Touto prací jsem se zapojil do projektu FRVŠ 2008/25 Webové publikování.

5

Možnosti dalšího vývoje

Možným vylepšením je doplnit klíčová slova v ontologii o jedinečný identifikátor synonymické řady z WordNetu (tzv. synset), čímž by se daly vyhledávat i podobné pojmy - tedy synonyma. Dalším krokem by bylo pokusit se provést aspoň částečnou desambiguaci pojmů v textech. Desambiguací se rozumí „zjednoznačnění“, tedy přiřazení jedinečného významu slovu, které má v různých kontextech významů více. Díky tomu by se dal obsah textu ještě lépe „pochopit“. Dalším krokem bude s největší pravděpodobností vyzkoušení podobných přístupů na česky psané dokumenty, případně na dokumenty v blízké aplikační doméně (výuka Java, C#). V tomto ohledu už byly učiněny první kroky ve spolupráci s doc. Palou z FI MU. Nyní tak máme vzdálený přístup přes webový formulář k některým nástrojům pro práci s češtinou.

6

Použitá literatura a WWW odkazy 1. http://www.mindview.net/Books/TICPP/ThinkingInCPP2e.html 2. http://www.dcs.shef.ac.uk/~sam/simmetrics.html 3. http://wordnet.princeton.edu/ 4. http://tidy.sourceforge.net/ 5. http://www.grinninglizard.com/tinyxml/

Všechny uvedené odkazy jsou k 13. 4. 2009 aktivní.

Použití lineární regrese pro odhad parametrů lineárního dynamického modelu David Sikora

*

[email protected]


1

Úvod

Vstupní data jsou získána ze stránek Českého statistického úřadu (www.cszo.cz). Jednotlivá pozorování přestavují výdaje a příjmy domácností ČR v ticících korun. Jedná se o řady kvartálních pozorování za období 5 let (od 3. čtvrtletí 2004 do 3. čtvrtletí 2008). Data byla zpracována s využitím SW prostředku NCSS 2000.

2


Při prognózování na základě lineárního regresního modelu LRM vycházíme z klasického LRM ve tvaru: y = Xβ + ε ,

kde y – vektor (Tx1) vysvětlované veličiny, X – matice (Tx(k+1)) vysvětlujících veličin (regresorů), β – vektor ((k+1)x1) neznámých parametrů, ε – vektor (Tx1) náhodných složek, T – délka časové řady. Model uvažovaný v této úloze by se dal zapsat v následujícím tvaru:

Vt = α + βPt + γ Pt-1 + εt, kde Vt – časová řada výdajů za domácnost celkem, Pt – časová řada příjmů za domácnost celkem.

3


Cílem této práce bylo využití lineární regrese pro tvorbu lineárního dynamického modelu. Dále pak verifikace navrženého modelu a aplikace na reálná data. V tab. 1. je uveden výstup týkající se kritérií kvality předpovědi pro vybraný LRM.

*

Vedoucí práce: prof. RNDr. Ing. Ivan Křivý, CSc., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


54 David SIKORA Použití statistických metod pro vytváření předpovědí Tab. 1. Kritéria kvality předpovědí LRM

MSE

R2

106361,9

0,9123

Z výsledků uvedených v tab. 1 je možno vyčíst, že vybraný model má koeficient determinace R2 přes 90%, což potvrzuje, že zvolený model splňuje naše požadavky. V tab. 2. jsou uvedeny odhady neznámých parametrů vektoru β. Tab. 2. Odhady parametrů LRM Hodnota

Směrodatná odchylka

Hodnota

p-value

b0

-672,5367

852,2681

-0,789

0,4432

bPt

1,5880

0,2299

6,906

0,0000

bPt-1

-0,6066

0,2228

-2,723

0,0165

Z tab. 2. je zřejmé, že statisticky významnými odhady na 5 % hladině významnosti jsou všechny odhady kromě odhadu b0. Výsledný model včetně získaných odhadů parametrů lze zapsat následovně: Vt = -672,5367 + 1,5880Pt - 0,6066Pt -1

4

Závěry

Tento příspěvek se značně týká zaměření disertační práce, která pojednává o analýze časových řad v IS majoritně se zaměřením na lineární dynamické modely.

5


Knihy Anděl J.: Statistická analýza časových řad. Praha : SNTL, 1976. ISBN 99-00-00163-X. Cipra T.: Analýza časových řad s aplikacemi v ekonomii. Praha: SNTL/ALFA, 1986. ISBN 99-00-00157-X. Křivý I.: Analýza časových řad. Ostrava : OSU, 2006. Palma W..: Long – Memory Time Series : Theory and Methods. Indianapolis : Wiley, 2007. ISBN 978-0-470-11402-5. Tvrdík J.: Analýza vícerozměrných dat. Ostrava : OSU, 2003. Graduační práce Sikora D.: Diplomová práce. Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava 2008. Internetové odkazy www.cszo.cz , staženo 10. 3. 2009.

Reference 1. Sikora D.: Diplomová práce. Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava 2008.

Výuka programování na střední škole Michaela Drozdová * [email protected]


1

Úvod

Práce představuje výsledky průzkumu výuky programování na SŠ. Hlavně tedy, jak probíhá dnešní výuka programování, jaké programovací jazyky se na školách učí a jaké vývojové prostředí se k výuce používá. Další částí práce jsou vytvořené tematické plány pro výuku programování ve třech studijních oborech SŠ.

2


Celorepublikový průzkum byl řešen formou elektronického rozesílání dotazníku na celkem 550 SŠ, které nabízejí studijní obory s maturitou. Otázky byly zaměřeny na zjištění hodinové dotace předmětu Informatika a samotné výuky programování. Přičemž na školách, které nejsou přímo zaměřeny na výuku informatiky (technické lyceum, všeobecné gymnázium), je výuka součástí předmětu Informatika a výpočetní technika. Na školách se zaměřením na informatiku je výuka problematiky programování rozčleněna do několika samostatných předmětů. Další otázky se věnovaly metodice výuky programování, jaké programovací jazyky a vývojová prostředí se k výuce na dnešních školách používají, zda a jaké učitelé využívají prostředky k výuce a jaký přístup k výuce používají. Všechny tyto výsledky průzkumu a mé vlastní návrhy jsou pak shrnuty ve vytvořených tematických plánech pro výuku programování na středních školách. Věnovala jsem se třem studijním oborům: Gymnázium – všeobecné, Informační technologie a Technické lyceum. Pouze u oboru Informační technologie jsem zavedla tři samostatné předměty, kde je výuka zaměřena na programování.

3


Výsledky práce budou velmi nápomocny učitelům informatiky a jí souvisejících předmětů. Když budou učitelé rozhodnuti svou dosavadní výuku zmodernizovat, tedy naučit své žáky moderní a používané programovací jazyky, stačí když se k nim dostanou mé tematické plány, kde je dopodrobna rozepsáno: jak začít s výukou programování, jak naučit tvořit algoritmy, jaký programovací jazyk učit, jaké prostředí použít, jak dlouho se mají určitému tématu věnovat a na co nezapomenout. Součástí příloh jsou tematické plány předmětu Programování oboru Informační technologie.

4

Závěry

Cílem práce bylo zjistit jak probíhá výuka programování na současných SŠ. Nejpodstatnější výsledky byly zjištěny v otázce vyučovaného programovacího jazyka a s ním souvisejícím vývojovým prostředím. Na 24 % SŠ se stále vyučuje programovací jazyk Pascal, i když se převážně k výuce používá Delphi. Stále platí, že učitelé se tento jazyk naučili a proto jej naučí i své žáky bez ohledu na to zda se dnes používá. Tyto výsledky jsou díky velkému zastoupení gymnázií. Na školách se zaměřením na IT *

Vedoucí práce: Mgr. Rostislav Fojtík, PhD., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


56

Michaela Drozdová Výuka programování na střední škole

se žáci učí už moderní programovací jazyky jako například: C++, Visual Basic, PHP, C, C#. Zajímavé výsledky byly i v otázce používání Mikrosvětů při výuce algoritmizace. Bohužel, až na 67 % škol se tyto prostředky nepoužívají. Je to škoda, protože jsou určeny hlavně pro výuku a jsou pro žáky velmi zajímavé, práce s nimi je příjemná a velmi pomáhá k pochopení základů algoritmizace a programování. Co se týče přístupu k výuce, jak už vyplývá s vyučovaných jazyků, je poměr procedurálního a objektového přístupu vyrovnaný. Dalším cílem této práce bylo vytvořit tematické plány pro výuku programování ve třech různých studijních oborech. Do všech třech oborů jsem zařadila 8–10 hodinovou výuku algoritmizace, kde jsou probrány základní pojmy týkající se algoritmizace a programování a dále pak se žáci věnují tvorbě jednoduchých programů v prostředí Logo a Karel. Získají tak přehled o tvorbě a zápisu algoritmů a uvědomí si tvorbu základních programovacích struktur. Dalším tématem zařazeným do všech tří plánů je výuka programování v jazyce Visual Basic.Net, moderní a dnes hojně používaný jazyk. Rozsah výuky tohoto jazyku je menší na Gymnáziu, kde se mu žáci budou věnovat jen půl roku, ale na oboru Informační technologie a Technickém lyceu je tomuto tématu věnována delší doba. V rámci studijního oboru Informační technologie se dále bude pokračovat výukou dalšího programovacího jazyka a tím je Java, kterému se budou věnovat rok a půl. Dalším tématem, které ve výuce nesmí chybět, je tvorba webových stránek. Na všeobecném Gymnáziu je tvorba stránek probrána jen v základním rozsahu, žáci budou schopni vytvářet jednoduché webové stránky a budou schopni si je upravit s pomocí kaskádových stylů, na výuku je určeno 24–26 hodin. V oboru Informační technologie je věnováno tvorbě www stránek v rámci dvou předmětů přibližně 90 hodin. Základnímu seznámení s problematikou tvorby stránek v jazyce HTML je věnováno 10 hodin v 1. ročníku předmětu Programové vybavení. V dalším ročníku to je už 14 hodin a žáci se naučí jazyk XHTML. Ve 3. ročníku se studenti naučí pracovat s CSS a zopakují si všechny dosavadní znalosti a jsou schopni vytvářet dynamické webové stránky, výuce je věnován celý školní rok. Ve 4. ročníku a to v jeho druhé polovině se žáci naučí programovat v jazyce PHP, v rámci předmětu programování. Ve čtvrtém ročníku již mají dostatečné znalosti z tvorby stránek a budou ovládat i programování. Studenti Technického lycea se naučí vytvářet webové stránky v jazyce HTML, XHTML a naučí se používat kaskádové styly během 4. ročníku a to v druhé polovině školního roku. Posledním tématem, jehož znalosti by neměly chybět studentům SŠ se všeobecným nebo informatickým zaměřením je tvorba databází. Na Gymnáziích a Technickém lyceu bude tato problematika probrána například v programu MS ACCESS. Pro jejich základní přehled je tato znalost dostačující. Jiné požadavky jsou na studenty oboru Informační technologie, kteří jsou zaměřeni na Informatiku. Proto jsem do plánů zahrnula samostatný předmět Databázové systémy, kde se žáci seznámí se základními pojmy relačních databázových systémů a s tvorbou samotných databází v jazyce SQL. Tento předmět je dvouletý, ve 3. ročníku se studenti naučí tvořit databáze v programu MS ACCESS a ve 4. ročníku aplikují získané znalosti a zkušenosti v databázovém serveru MySQL a naučí se programovat v jazyce SQL.

5

Použitá literatura a WWW odkazy • •

HANÁK, Jan. Visual Basic.NET 2003 : Začínáme programovat. [s.l.] : [s.n.], 2004. 178 s. ISBN 80-247-08-647. Myslíme objektově v jazyku Java 5.0. [s.l.] : [s.n.], 2004. 604 s. ISBN 80-2470941-4.

Web 2.0 a lokální sémantické weby Rostislav Miarka

*

[email protected]

Katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě Martin Žáček † [email protected]


1

Úvod

Při každém pokusu o přiblížení termínu Web 2.0 se nelze vyhnout problému, který se může na první pohled zdát jako zcela zásadní: Web 2.0 je termín či fráze, kterou nelze nijak přesně definovat. Bližší pohled ovšem odhalí, že jinak to ani být nemůže, protože Web 2.0 se obecně místo klasických definic uchyluje k polím klíčových slov, což ukazuje na jeho neustálený charakter. Označení Web 2.0 ovšem není technologickým pojmenováním, které by označovalo změnu např. HTML standardu, ale spíše se jedná o „změnu přístupu“. V několika posledních letech bylo v oblasti realizace myšlenky Sémantického Webu dosaženo řady významných dílčích výsledků. Přesto se řada předních odborníků shoduje v názoru, že Sémantický Web lze realizovat pouze postupnými kroky. Ty byly dosud zpravidla založeny na skrytě akceptovaném předpokladu, že skupiny řešitelů vytvářejí prostřednictvím webu soubory RDF tvrzení, řada z nich je známá pod pojmem doménových ontologií, které jsou pak sdíleny s dalšími uživateli. Zásluhou řady řešitelů projektů byly tak vytvořeny na bázi RDF/OWL obecně lokální sémantické weby, např. GeoNames, MusicBrainz, FOAF apod.

2

Projekt OKKAM

Pro systematické používání identifikátorů entit je navrhována architektura a infrastruktura v rámci řešení projektu OKKAM [2] (2008 - 2010) financovaného Evropskou komisí (GA 215032). V této oblasti existovala již dříve řada přístupů, v případě návrhu OKKAM se ale jedná speciálně o entitně-centrický přístup. Nejde o snahu vytvořit znalostní bázi o entitách ani o jejich přísné typování. Projekt OKKAM se zaměřuje na vytvoření virtuálního prostoru, ve kterém mohou být data a informace o jakýchkoliv entitách publikovaných na webu integrovány do jedné znalostní báze.

3

Iniciativa FOAF a identifikace osob y

FOAF znamená Friend Of A Friend. [3] [4] [4] FOAF je iniciativa webu, která má umožnit agentovi (člověku, organizaci, skupině) popsat sebe (své osobní informace – jméno, titul, přezdívka), svoji pozici ve skupině, vzdělání, zájmy apod. Navíc množina vlastností spojená s agentem FOAF je vytvořena tak, aby popisovala i vztahy k jiným *

Školitelka: prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě † Školitelka: prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


58 Rostislav Miarka, Martin Žáček WEB 2.0 a lokální sémantické sítě agentům. Osoby popsané pomocí FOAF je možné sdružovat do sociálních sítí. FOAF zakládá specifikace osob a prostředky reprezentace na jazyce RDF, soubor FOAF tak popisuje osobu RDF grafem. Předpokládá se spojení grafů přes uzly reprezentující prostřednictvím identifikátoru tutéž osobu. Identifikátorem může být např. email adresa, u které je ale problém, protože může patřit více osobám nebo se může změnit. Tento nedostatek lze řešit globálním jednotným identifikátorem - k tomu je vyvíjen nástroj na principu OKKAM - v rámci FOAF jsou vytvářeny FOAF profily pomocí FOAF-OMATIC.

4

Personalizace webu

Personalizace představuje možnost pro uživatele webu přizpůsobit přístup k webu svým vlastním požadavkům založením vlastní portálové webové stránky. Někteří autoři vidí personalizaci webu pouze jako strategii, marketingový prostředek, jako určitý druh umění, spíše než jako technologii. Personalizace vyžaduje implicitní nebo explicitní sběr informací o zákazníkovi a využití této znalosti pro určení, co a jak se má zákazníkovi nabídnout. Prostředky jsou online dotazníky, registrační formuláře.

5

Závěr

Uvedená práce je součástí rešerší pro disertační práci. Obsahem práce je krátké představení WEBu 2.0 a některých lokálních sémantických sítí. Jejich výčet není vyčerpávající, zaměřili jsme se pouze na některé z nich. Příspěvek v celém rozsahu se pokusíme publikovat na některé z doktorandských konferencí.

6

Použitá literatura a WWW odkazy 1. http://zbiejczuk.com/web20/02-web20.html, staženo 5.4.2009 2. http://www.okkam.org/okkam-more, staženo 31.3.2009 3. http://keg.vse.cz/_slides/petrak.pdf, staženo 31.3.2009 4. http://www.foaf-project.org/, staženo 29.3.2009 5. http://ebiquity.umbc.edu/_file_directory_/papers/126.pdf, staženo 29.3.2009

Software Cabri jako didaktická pomůcka při výuce matematiky na střední škole Renáta Davidová * [email protected]


1

Úvod

Práce je zaměřena na uplatnění zásady názornosti ve výuce geometrie. Pomůckou, která zpestří, osvěží a zkvalitní výuku je dynamický program Cabri Geometry. Teoretická část práce je věnována obecným zákonitostem výuky, názornosti a stručnému popisu programu. Praktická část práce se věnuje jednotlivým tematickým celkům geometrie, výběru a konstrukci vhodných příkladů a úloh podporujících názornost a prostorovou představivost. Cílem práce je vymezit tematické celky geometrie, u kterých názornost vede k snazšímu pochopení problematiky. Poukázat na nástroje programu, které k tomu přispěly. Utřídit nastudované materiály do přehledného celku. Na konkrétních příkladech a úlohách objasnit proč a jakým způsobem použít program Cabri. Tedy podělit se o vlastní přípravu.

2

Cabri ve výuce

Z didaktického hlediska se prostřednictvím programu Cabri uplatňuje především zásada názornosti. Z metodického hlediska je Cabri nástroj (pomůcka učitele), který hodinu ozvláštní a přináší pozitivní přínos do výuky. Kromě již zmiňovaného uplatnění názornosti, učitel nemusí učivo žákům předkládat v hotové podobě, ale žáci se stávají součástí výuky. Pomocí manipulace s objektem mohou žáci sami induktivně přijít na základní vlastnosti útvarů. Sestrojení příkladů, které žákům demonstrují vlastnosti útvaru, nezabere při přípravě učitele příliš mnoho času. Náročnější práce na učitele čeká při výběru vhodných úloh. Příkladem může být sestrojení kružnic připsaných ke stranám trojúhelníku. Tím, že učitel žákům předvede postup konstrukce jedné z připsaných kružnic na tabuli a zbylé dvě promítne v programu Cabri, může za domácí úkol zadat trojúhelník s jinými parametry. Na základě porovnání konstrukcí z hodiny a domácí přípravy mohou žáci sami vyslovit následující tvrzení: „čím větší vnitřní úhel, tím větší poloměr kružnice připsané“. Své uplatnění najde také nástroj stopa, která při pohybu objektem zanechává na prstě otisk. Stopa se uplatní při řešení množiny všech bodů dané vlastnosti. Nástroj skrývání objektů umožňuje skrýt pomocné konstrukce a výsledná úloha se stane přehlednější. Své největší využití najde v příkladech, které na své sestrojení potřebují velké množství pomocných konstrukcí. Možnost měnit úhel pohledu nebo natáčet výsledné konstrukce ocení žáci i učitelé. V případě, kdy statický model nedokáže nabídnout správnou prostorovou simulaci. Nebo je řešení sporné. Velký přínos má také možnost změny barevných atributů jednotlivých objektů.

*

Vedoucí práce: Mgr. Alexej Kolcun, CSc., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


60

3

Renáta Davidová SW Cabri jako didaktická pomůcka při výuce M na SŠ


Text práce je doplněn o názorné příklady, na kterých popisuji nástroje programu, zdůvodňuji volbu příkladu a jejich uživí ve výuce. Přínos shledávám především v uplatnění získaných poznatků v praxi. Nejenže jsem objevila jednoduchou vizuální pomůcku, ale vytvořila jsem si „zásobu“ příkladů. Největším přínosem ale zůstane srozumitelnost, ucelenost a názornost textu. Může posloužit jako pomůcka pro učitele začínající s programem. Nebo se stane inspirací a motivací pro učitele a ti se s ostatními podělí o své připravené materiály detailněji.

4

Závěry

Ovládání programu Cabri je jednoduché a má příjemné pracovní prostředí. Své uplatnění ve výuce najde. Našla jsem několik vhodných tematických celků, řadu vyhovujících příkladů a úloh. Nesmíme ale zapomínat, že Cabri je nástrojem pro zpestření výuky. Ve výuce jej používáme střídmě, především pro objevování základních vlastností útvarů, při řešení konstrukčních úloh, které mají složité pomocné konstrukce, pro jeho přínosné nástroje dynamiky.

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1. http://www.pf.jcu.cz/p-mat/texty/vrba/manual_CabriPlus.pdf, staženo 17. 1. 2009. 2. http://www.pf.jcu.cz/cabri/cabri3d/download/Cabri_3D_prirucka.pdf, staženo 2. 10. 2009. 3. Pomykalová, E. Matematika pro gymnázia – planimetrie. Prometheus, Praha 2005. 4. Pomykalová, E. Matematika pro gymnázia – stereometrie. Prometheus, Praha 2000.

Využití ICT jako didaktických prostředků ve výuce na středních školách Blanka Czeczotková * [email protected]


1

Úvod

Práce je zaměřená na využití ICT ve výuce na středních školách. V teoretické části se zaměřuji na vysvětlení základních didaktických a pedagogických pojmů, didaktických zásad a definici materiálních didaktických prostředků. Dále zpracuji stručný vývoj ICT ve výuce a charakterizuji dostupnou informační a komunikační technologii, možnosti využití ICT. Blíže se zaměřím na přínos interaktivní tabule ve vyučovacích hodinách. V praktické části vyhodnotím a shrnu výsledky šetření a předložím návrhy využití ICT. Jedním z cílů diplomové práce je zjistit, jaký je stav využití ICT ve výuce na středních školách. Dalším cílem je vytvoření návrhů využití ICT ve výuce matematiky. Důvodem vytvoření návrhů je fakt, že má aprobace je matematika a informatika, a tyto návrhy budu využívat ve své budoucí pedagogické praxi.

2


Pro průzkum, jsem zvolila vědecký výzkum. Dotazník je zpracován na základě empirické metody, tj. poznávání zkoumaných jevů přímo v praxi. Pozorování je nepřímé a probíhá písemnou explorativní metodou. Dotazník se skládá z 22 otázek, odpovědi jsou jak otevřené tak uzavřené. Jednotlivé dotazníky byly rozeslány e-mailem na střední školy a po vyplnění učiteli zaslány zpět. Do průzkumu se zapojilo celkem 270 respondentů z 27 středních škol. Na základě došlých dotazníků jsem zpracovala zvlášť data ze středních odborných škol, středních odborných učilišť a gymnázií. Následně jsem porovnala data ze všech typů středních škol a došla k závěru. K vyhodnocení údajů jsem použila tabulkový editor MS Excel. Výsledky jsou uvedeny ve formě sloupcových grafů. Základem používá ICT ve výuce je mít multimediální učebnu, dostupné pomůcky, např. počítač, datový projektor, interaktivní tabuli a výukové programy. A hlavně čas a chuť! Ve svém návrhu využití ICT ve vyučovacích hodinách matematiky se zaměřím nejen na programy, při nichž je nutná náročná příprava učitele, ale i na programy, které takovou náročnost nevyžadují. Celkem jsem zpracovala 5 návrhů využití informační a komunikační technologie při řešení matematických úloh. V prvním návrhu předkládám aplikaci programu Microsoft Excel, který využívám pro grafy funkcí a ve slovní úloze na výpočet pohybu. Ve druhém návrhu jsem spojila 2 výukové programy Cabri Geometrie II a GeoGebra pro řešení zadání úlohy na středovou souměrnost. Třetí návrh řeší úlohu zaměřenou na vytvoření grafů funkcí a výpočtu první derivace pomocí programu MatMat. Čtvrtý návrh se týká nalezení průsečíků dvou grafů s využitím programu Funkce. V posledním návrhu řeším zadání úkolu, který spočívá v sestrojení řezu 3 body v krychli. Řešení předkládám prostřednictvím programu Rezy kocky.

*

Vedoucí práce: Mgr. Rostislav Fojtík PhD., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


62

3

Blanka Czeczotková Využití ICT jako didaktických prostředků ve výuce na SŠ

Přínos práce

Na základě zpracovaných dotazníků jsem došla k závěru, že střední školy jsou vhodně vybaveny ICT a většina učitelů je běžně používá pro získávání nových informací, při přípravě výuky a pro demonstraci a prezentaci ve vyučovací hodině. Ale najdou se i učitelé, kteří ICT ve výuce zatím vůbec nevyužili. Tuto zbývající menšinu učitelů je dle mého názoru potřeba motivovat a nadchnout je pro práci s ICT formou školení a konferencí. Konference se pořádají pravidelně pro zájemce, kteří využívají ICT nebo je chtějí začít používat. Na těchto konferencích učitelé prezentují své práce a vyměňují si své zkušenosti s ostatními učiteli. Myslím si, že zde lze získat spoustu informací, nápady a hlavně inspiraci pro své vlastní práce. Velkým přínosem vidím u navržených návrhu ICT ve výuce matematiky fakt, že výše zmiňované programy jsou převážně zdarma. Samotná příprava na vyučovací hodinu nezabere tolik času, jako volba vhodných úloh. Studenti jsou „znudění“ stereotypem výuky, proto by měli učitelé výuku zpestřit. Jsou to ICT prostředky, kterými lze matematiku oživit a studentům více přiblížit. V současné době je většina středních škol vybavena multimediální učebnou. Tak proč toho nevyužít?

4

Závěry

Cílem diplomové práce bylo zjištění stavu využití ICT ve výuce na středních školách a vytvoření návrhu využití ICT ve výuce. Oba stanovené cíle jsem splnila. Zjištěný stav využití ICT ve výuce je rozdílný, záleží na tom, o jaký typ střední školy se jedná. Z výsledku šetření nejlépe obstály střední odborné školy, naopak nejhůře dopadly střední odborná učiliště. Velká část škol se potýká s nedostatkem finančních prostředků, zde vidím ten největší problém, proč školy nejsou plně vybaveny ICT. Dále jsem došla k zjištění, že některé střední školy jsou vybaveny větším počtem interaktivních tabulí, ale jejich využití ve výuce je „nedostačující“. Učitelé zřejmě neradi přecházejí k novým technologiím, i když v tomto případě jsou interaktivní tabule prostředkem, který jejich výuku obohatí. Veškeré materiály, které jsou vytvořené v hodinách, mohou být uloženy a znovu využity. Někdy se stává, že pomoci interaktivní tabule učitelé mohou podat lepší vysvětlení probírané látky. Při vytváření návrhů jsem čerpala z vlastních zkušeností, které jsem nabyla během praxe na střední škole. Jsem přesvědčená, že mé návrhy budou pro některé vyučující inspirativní a najdou si čas a chuť své hodiny zpestřit.

5

Použitá literatura a WWW odkazy 1. MECHLOVÁ, Erika, et al. Information and Communication Technology in Education. Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava 2008. 2. KMOCH, Petr. Informatika a výpočetní technika pro střední školy. Komputer Press, Praha 1997. 3. http://en.wikipedia.org/wiki/ICT_(education), staženo 26. 3. 2009. 4. http://www.rvp.cz/clanek/370/2630, staženo 16. 2. 2009.

Neurčitost ve znalostech Martin Kotyrba * [email protected]


1

Úvod

Cílem tohoto příspěvku je představit práci se znalostmi1, které určitým způsobem ovlivňuje neurčitost. Velice často se setkáváme se situací, kdy získané informace jsou do jisté míry nejisté. Tento příspěvek sice mapuje základní přístupy pro práci s neurčitostí, avšak hlavním jeho tématem je zpracování neurčité informace s použitím fuzzy logiky. Postupně jsem se zabýval základními principy fuzzy logiky a vyjádřením neurčitosti v expertních systémech. V závěru pak zmiňuji možnost praktického využití expertního systému, jež zpracovává neurčitost pomocí fuzzy množin.

2


Expertním systémem2 se dle definice (Feigenbaum) rozumí toto: expertní systémy jsou počítačové programy, simulující rozhodovací činnost experta při řešení složitých úloh a využívající vhodně zakódovaných, explicitně vyjádřených znalostí, převzatých od experta, s cílem dosáhnout ve zvolené problémové oblasti kvality rozhodování na úrovni experta. Neurčitost3 se může vyskytovat jednak v bázi znalostí a jednak v bázi dat. Obě tyto neurčitosti spolu velice úzce souvisí. Pokud z předpokladů odvodíme závěr poznamenaný neurčitostí, který se ukládá do báze dat, musí být tato neurčitost v bázi dat rovněž zohledněna4.

Obr. 1. Architektura expertního systému

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě.


64

Martin Kotyrba Neurčitost ve znalostech

Problematiku fuzzy logiky potažmo fyzzy množin bych rád začal netradičně výrokem slavného génia Alberta Einsteina „Pokud matematika popisuje realitu, není přesná. A pokud je přesná, nepopisuje realitu“. Tento výrok zcela jistě vystihuje podstatu nepřesné formulace a to tak, že je mnohdy až nemožné vystihnout naprosto přesně význam daného problému a s tím souvisí i jistá závislost neurčitosti.

3


Tento příspěvek je ryze teoretického charakteru, jako součást rešeršní problematiky mé disertační práce. Přínos spatřuji ve shrnutí problematiky práce s informacemi ovlivněnými neurčitostí. Uvádím zde možné přístupy zpracování neurčitosti, zejména v expertních systémech a aplikaci expertního systému, jež zpracovává neurčitost pomocí fuzzy množin. Cílem příspěvku byla snaha poukázat na důležitost zpracovávání informací, které jsou do jisté míry ovlivněny neurčitostí.

4

Závěry

Tento příspěvek se zabývá zpracování neurčitosti ve znalostech. Jelikož ve skutečnosti pracujeme stále s informacemi, které jsou určitým způsobem nepřesné nebo nevystihují naprosto přesná tvrzení, musí se i systémy s touto neurčitostí vypořádat5. Tento příspěvek mapuje několik možností zpracování neurčitosti s důrazem kladeným na fuzzy logiku. Na principech fuzzy logiky pracuje mnoho expertních systémů, neboť jim umožňuje co nejlépe se přiblížit skutečné povaze zpracovávaných informací. Tento příspěvek presentuje práci se znalostmi, které určitým způsobem ovlivňuje neurčitost. Vznikl se záměrem vypracovat teoretickou studii dané problematiky pro účely disertační práce, která by měla být zaměřena na modelování v prostředí umělé inteligence.

Reference 1. Jiroušek, M. – Úvod do teorie bayesovských sítí, Sborník prací z konference Znalosti 2005 2. Pokorný, M. – Expertní systémy, Ostravská univerzita, Ostrava 2004 3. Vaníček, J. – Znalosti a neurčitost, Sborník prací z konference Znalosti 2005 4. Jiroušek, R . - Metody reprezentace a zpracování znalostí v umělé inteligenci, VŠE, Praha 1995 5. Mařík, V., Štěpánová, O., Lažanský, J. – Umělá inteligence 2, Academia Praha 1999

Použití XSD/XML pro generování znalostní báze deskripční logiky Marek Vajgl * [email protected]


1

Úvod

Současné vývojové nástroje nabízejí způsoby generování schémat z problémové domény, typicky zachycené v nějakém relačním databázovém modelu. Tato schémata mohou být k dispozici už při vývoji jako jeden z produktů analýz; případně lze tuto transformaci do odpovídajícího schématu (např. v XSD(/msdata)/XML) provést z části automatizovaně, bez nutnosti složité tvorby vývojářem. Příkladem mohou být tzv. datasety používané při tvorbě aplikací pro platformu .NET. Zároveň tento model odráží problémovou doménu aplikace/systému (či její část). Je proto vhodné takto nenáročně získaný zdroj použít pro další zpracování, například při požadavku aplikace na použití znalostních systémů. Informace o schématu relační databáze mohou být využity při tvorbě znalostního systému, který by měl popisovat stejnou či obdobnou problémovou doménu jako již existující databáze. Příspěvek ukazuje na princip využití a transformace automatizovaně vytvořeného XSD souboru do znalostní báze systému deskripční logiky i na následné využití dat v XML pro doplnění instancí do znalostní báze deskripční logiky.

2

Systém deskripční logiky

Deskripční logika je formalismus vycházející z predikátové logiky prvního řádu. Znalostní bázi je reprezentována pomocí konceptů (a jejich instancí) a vztahů a zachycena do dvou částí: T-Boxu pro intenzionální informace (definice konceptů a vztahů) a A-Box pro extenzionální informace (instance konceptů a vztahů).

3

XML, XSD

Jazyk XML je univerzální značkovací jazyk, který prezentuje svůj obsah pomocí elementů a jejich atributů. Použití elementů má přesně daná syntaktická pravidla, nicméně elementy mohou být v jazyce XML použity jakékoliv. Tato volnost umožňuje zachycení libovolného modelu; na druhou stranu však neobsahuje metainformace o svém obsahu. Myšlenka XML schémat (XSD) vychází z požadavků popsat zachycovanou strukturu v XML a to navíc opět do struktury jazyka XML (tj. elementů a atributů). Jedná se o specifikaci, která, zjednodušeně řečeno, definuje, jaké elementy, s jakými atributy a v jaké hierarchii se mohou v XML souboru vyskytovat. XSD definuje obsah XML souboru pomocí elementů a jednoduchých a komplexních typů s atributy. Firma Microsoft pro prezentaci relačních schémat (tzv. datasetů) vytvořila ještě rozšíření (schéma) umožňující zachytit další vlastnosti vztahů mezi objekty a připojuje je do XSD souborů s prefixem msdata. Toto rozšíření (mimo jiné) zachycuje vztahy mezi definovanými objekty na úrovni XSD a jejich vlastnosti.

4

Principy transformace

Jak již bylo naznačeno, XML schémata (+ msdata) umožňují zachytit přesnou strukturu relačního databázového modelu do XSD souboru popisujícího tento model. Tento soubor *

Vedoucí práce: prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc. katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


66 Marek Vajgl Použití XSD/XML pro generování znalostní báze deskripční logiky vzniká buď při tvorbě aplikace jako součást dokumentace, nebo jej lze vytvořit zpětně – například pomocí návrháře vývojového prostředí Microsoft Visual Studio. Prostředí obsah schématu generuje automaticky, bez zásahu uživatele/vývojáře, ten pouze definuje rozsah zachycované skutečnosti. Všechny informace jsou tedy prezentovány pomocí XML jazyka; lze je tedy automatizovaně zpracovat a vytvořit k nim odpovídající strukturu ve znalostní bázi deskripční logiky. Samotným základem je XSD soubor reprezentující výchozí XML schéma bez použití msdata. Toto schéma je schopno zachytit objekty – koncepty z pohledu deskripční logiky a jejich kompozici. Netriviálně je schopno zachytit jedinečnost a aritu jednotlivých podobjektů – u běžných relačních přístupů jsou však relace binární. Tuto část schématu lze tedy použít pro definici konceptů do T-Boxu znalostní báze deskripční logiky. Schéma msdata umožňují zachytit vazby mezi objekty v relačním schématu (např. přes daný sloupec v databázi) a jeho vlastnosti. Navíc umožňuje zachytit například volitelnost objektů (zda mohou být NULL v databázovém modelu) a ovlivnit tak povinnost užití vztahu u konceptu deskripční logiky. Tato data lze využít pro modelování omezení nad znalostní bází (například vyžádání nutné existence role u konceptu) a pro definici vztahů mezi objekty. Zde je rozdíl oproti interpretaci v msdata schématech. Ta reprezentují vazbu přes sloupce objektů; v deskripční logice se však vazba vytváří přímo přes objekty; je tedy třeba přetransformovat vazbu mezi sloupci objektů v databázi do vazby (role) mezi objekty. Uvedené postupy umožňují vytvořit úplný T-Box znalostní báze z prezentovaného XSD. Volitelně však lze toto schéma doplnit ještě informacemi o instancích. Data o instancích může obsahovat XML soubor vytvořený dle XSD. Vývojová prostředí zpravidla nabízí prostředky, kterými lze z databázového úložiště vytvořit XML soubor s daty. Tato data mohou být potom také převedena a reprezentována ve znalostní bázi deskripční logiky, ovšem tentokrát se jedná o konkrétní instance (extenze) a vytváří tedy A-Box s ohledem na existující T-Box. K transformaci se již využijí elementy, atributy a jejich hodnoty v XML souboru, které reprezentují informace o konkrétních extenzích.

5

Závěry

I u existujících aplikací může být jednoduché zkusit využít výhod reprezentace znalostí ne pomocí klasických relačních schémat, ale i pomocí znalostních bází a užít možností odvozování. Možnost převodu lehce dosažitelných XSD schémat relační báze do znalostní báze deskripční logiky nabízí rychlý způsob tvorby znalostní báze založené na již existujícím relačním modelu. Tento model potom odpovídá části modelovaného světa existujícího systému a může být použit pro další zkoumání či odvozování.

6


Internetové odkazy 1. http://www.w3.org/TR/xmlschema-0/, W3C: XML Schema Part 0: Primer Second Edition, staženo 1. 4. 2009 2. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/5z124f36.aspx, XML Schema Constraints and Relationships (ADO.NET), staženo 7. 4. 2009 3. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/84sxtbxh.aspx, Using XML in a DataSet (ADO.NET), staženo 7. 4. 2009 4. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/84sxtbxh(VS.71).aspx, XML and the DataSet, staženo 7. 4. 2009 5. BAADER F., et al.: The Description Logic Handbook – Theory, Implementation and Applications. Cambridge University Press 2003. ISBN 0-521-78176-0

Sbírka příkladů a metodických listů pro výuku informatiky na středních školách Martin Sulír * [email protected]


1

Úvod

Diplomová práce pojednává o tvorbě metodických listů a další učební podpory pro výuku informatiky na středních školách. Úvod teoretické části je věnován projektu SIPVZ. Soustředí se na porovnání původní vize a součastné situace. Následuje analýza nového dokumentu RVP, především pak jeho vlivu na výuku předmětu informační a komunikační technologie. Závěr části obsahuje komplexní klasifikaci výukových metod podle J. Maňáka. Praktická část popisuje originální formu metodických listů. Následuje analýza obsahové části jednotlivých listů a použitých výukových metod. Kapitola s názvem Ověření metodických listů shrnuje názory a připomínky informatiků středních škol, kteří měli možnost zhodnotit použitelnost vybraných materiálů v učebním procesu. Praktická část navíc obsahuje porovnání učebnic a software pro výuku informatiky na SŠ. Část přílohy obsahuje ukázky metodických listů pro učitele a pracovních listů pro žáky. Zároveň je přiloženo zadání prezentačního úkolu v originální tabulce. Přiložené DVD obsahuje mimo diplomové práce všech 13 vypracovaných metodických listů, veškeré pracovní listy pro žáky, zadání úkolů a výukové prezentace. Navíc je pro srovnání přiloženo několik starších verzí výše zmíněných materiálů.

2


2.1

Začátky a shrnutí realizace cílů Státní informační politiky ve vzdělávání

2.2

Rámcový vzdělávací program

Ve své práci se snažím RVP popsat jak obecně, tak z pohledu předmětu informační a komunikační technologie. Zajímal jsem se také o výuku informatiky dle RVP základního vzdělávání. Závěr kapitoly patří otázce: „Jak se nové RVP staví k výuce algoritmizace?“ 2.3

Výukové metody

V kapitole především uvádím komplexní klasifikaci výukových metod dle J. Maňáka. Zároveň uvádím podrobnou charakteristiku metod z hlediska pramene poznání a typu poznatků a popisuji aktivizujících metod. Právě tyto klasifikace totiž používám pro rozlišení metodiky ve vytvořených listech. 2.4

Tvorba metodického listu

Vzhledem k tomu, že metodické listy jsou do jisté míry koncipovány jako příprava na hodinu, nejprve uvádím teoretický základ k této problematice. S přípravou do jisté míry souvisí také část o aktuálních učebnicích pro výuku ICT na SŠ. V části nazvané „Individuální plánování výchovně vzdělávacího procesu“ stanovuji charakteristické prvky mé vlastní výuky, kterých jsem se chtěl jako učitel držet, zároveň *

Vedoucí práce: Mgr. Rostislav Fojtík, PhD., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


68

Martin Sulír Sbírka příkladů a metodických listů pro výuku informatiky na SŠ

tedy ovlivnily obsah samotných metodických listů. Kromě vhodného střídání výukových metod kladu důraz např. na rozvoj samostatného učení žáků, na názornost, smysluplné a logické budování učiva, důraz na zvládnutí gramatiky nebo účast žáků na hodnocení. Důležitý je podrobný popis nově navrhnuté formy metodických listů. 2.5

Analýza obsahu metodických listů

Nejdelší kapitola podrobně shrnuje obsah jednotlivých listů, použité výukové metody a popisuje tvorbu obsahové části, také v závislosti na zpětné vazbě žáků. Část kapitoly je navíc věnována zadávání úkolů do tematického celku o prezentacích. Vytvořil jsem originální formu pro zadávání těchto úkolů v podobě přehledné tabulky. Zároveň navrhuji vhodná zadání ověřující konkrétní dovednosti žáků. Ověření metodických listů Vybrané listy jsem poskytl k ověření těm, pro které byly vytvářeny především, tedy vyučujícím různých typů středních škol. Zároveň hodnotili zástupci portálu rvp.cz.

3


Zpracoval a přiložil jsem 13 metodických listů zahrnujících kompletní učivo tematických celků: Informatika a informace, Záznam, přenos a kódování informací, Prezentace a prezentační software, Počítačová bezpečnost. Soustředil jsem se tedy především na problémové tematické celky, jejichž zpracování není oproti ostatním tématům příliš časté. Metodické listy obsahují výuku 28mi vyučovacích hodin. Jejich celkový rozsah činí 67 stran. K diplomové práci je navíc přiloženo sedm prezentačních souborů – 2 výukové a 5 ukázkových prezentací. Speciálně pro výuku dle listů byly vytvořeny 4 prezentace o celkovém rozsahu 68 snímků. Dále jsem zpracoval podpůrné výukové materiály pro žáky. Jedná se o 3 pracovní listy celkového rozsahu 9 stran. Pro účely práce jsem navrhnul originální formu metodických listů. Kladl jsem důraz na komfort práce s materiálem a přehledně uspořádaný obsah. Zároveň jsem navrhnul vzhled žákovských pracovních listů a listů se zadáním úkolů k tematickému celku o prezentacích a prezentačním software. Co se týká zhodnocení, odborníci za metodický portál rvp.cz navrhli zpracovat listy do formy digitálních učebních materiálů a vložit je na portál. Vyučující SŠ vyzdvihli formu metodických listů a líbivý vzhled působící do jisté míry motivačně. Práci s nimi označili za intuitivní, listy se jim jevily jako přehledné. Kladně hodnotili také obsah, jenž je vystavěn jako opravdová vyučovací hodina. Zároveň je potěšil výběr zpracovaných tematických celků. Vytvořené listy byly oslovenými informatiky rovněž považovány za vhodnou inspiraci začínajícím i stávajícím učitelům.

4

Závěry

Metodické listy vznikaly v rozmezí cca 1,5 roku. Byly neustále upravovány na základě zpětné vazby, kterou poskytli žáci Gymnázia Hladnov. Podrobný komentář k finálním verzím vybraných listů poskytli učitelé informatiky z různých typů středních škol a odborníci z metodického portálu. Při tvorbě obsahu jsem se snažil respektovat požadavky RVP ministerstva školství, zejména pak požadavky na rozvoj klíčových kompetencí. Metodické listy jsem zpracovával jako reálné vyučovací hodiny. Je to především z toho důvodu, že použití některých učebních postupů vychází najevo až při komplexním pohledu na hodinu. V průběhu své praxe jsem se nesetkal s žádnými takto koncipovanými podpůrnými materiály pro učitele. Vzhledem k tomu a také vzhledem k veskrze pozitivním reakcím jsem začal pracovat na publikování metodických listů.

Experimentální výuka formálních jazyků a automatů na středních školách Miroslav Sulír * [email protected]


1

Úvod

Hlavním cílem práce bylo vytvořit, aplikovat a zhodnotit experimentální výuku vybraného tématu formálních jazyků a automatů na půdě středních škol. Výzkum byl prováděn na žácích středních průmyslových škol Severní Moravy, studujících obory zaměřené na informační a komunikační technologie. Statistický vzorek čítal celkem 95 žáků ze čtyř třetích ročníků dvou středních škol, kterými byly SŠE Frenštát p. R. a SPŠEI Ostrava. Hlavní hypotéza H1 výzkumu se ptá, zda jsou žáci našich středních škol schopni vybranou část teoretické informatiky zvládnout. V dalších hypotézách jsou testovány vlivy, které mohou jejich výsledky ovlivnit. Učivo teoretické informatiky, do něhož regulární jazyky a konečné automaty patří, je obsahem jednoho modulu úspěšně zavedené izraelské koncepce výuky předmětu informačních a komunikačních technologií nazvané CS kurikulum. U nás se toto učivo vyskytuje až na vysokých školách technického zaměření, kde se ale netěší příliš velké oblibě. Dle mého názoru na tom má nemalý podíl „matematický“ způsob definování teorie, na který nejsou studenti v informatickém oboru navyklí. Samotný nápad, uskutečnit tento výzkum, vzešel z potřeby zdokonalování učebních osnov předmětu informačních a komunikačních technologií u nás, a to na základě zkušeností z jiných zemí. Krom samotného experimentu jsem se pokusil o srovnání CS kurikula s přístupem k výuce počítačových věd v ČR. Konfrontoval jsem především s obsahem Rámcových vzdělávacích programů, podle kterých se začne vyučovat ve školním roce 2009/2010.

2

Průběh experimentu, původní výsledky

Samotný výzkum probíhal formou výuky, která byla ohraničena vstupním a výstupním testem. Ty byly potřeba pro účely vyhodnocení první, a zároveň nejdůležitější, hypotézy H1 experimentu. V případě vstupního testu bylo potřeba vytvořit a správně zformulovat takové příklady, při jejichž řešení by se dalo přemýšlet tak, jako při práci s regulárními jazyky a jimi rozpoznatelnými konečnými automaty, a zároveň existoval i jiný logický způsob, jak problém vyřešit. Žáci se totiž doposud s teoretickou informatikou nesetkali. První příklad, který vyžadoval několik logických úvah, dopadl lépe, než druhý, kde bylo potřeba postupovat na základě řádně zanalyzovaného ukázkového příkladu. Maximální počet bodů vstupního testu bylo 23, celkový průměr byl 6,8b. Dva příklady výstupního testu již mohly být formulovány tak, že zadáním přímo vyžadovaly sestrojení deterministického konečného automatu pro regulární jazyk s určitou vlastností. Ve výsledcích výstupního testu se ukázalo, že žáci způsob myšlení spojený s konstrukcí konečných automatů přijali velmi dobře. Maximální bodové ohodnocení bylo *

Vedoucí práce: RNDr. PaedDr. Hashim Habiballa, PhD, Ph.D, katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


70

Miroslav Sulír Experimentální výuka formálních jazyků a automatů na SŠ

23, přičemž celkový průměr činil 18,1 bodů. Bez jediné chyby jej zvládlo 44 žáků. Skutečnost, že si žáci byli schopni probírané metody konstrukcí automatů osvojit, byla potvrzena pomocí statistických metod. Testováním dalších hypotéz se ukázalo, že úspěšnost při řešení konečných automatů závisí na oblíbenosti matematiky. Toto se dalo předpokládat, protože teoretická informatika z matematiky přímo vychází a podobá se jí také stavbou teorie. Stejná závislost se statisticky projevila i v konfrontaci s oblíbeností algoritmizace a programování. Ta se zase dala očekávat na základě společných nástrojů pro účely řešení nastolených problémů analýzy a syntézy. Pozitivní závislost byla potvrzena i v dalších hypotézách. U žáků, kteří se věnovali programování i mimo rámec školních povinností, i u těch, kteří mají z tohoto oboru více znalostí, se projevily lepší výsledky při konstrukci konečných automatů. Samotná výuka byla vystavěna způsobem, který měl žáky naučit samostatně vytvářet konečné automaty. Její náplň byla tedy převážně praktická, s předáním minimálního množství potřebné teorie. Bylo tomu tak především z důvodu omezenému časovému prostoru 4 vyučovacích hodin na jednu skupinu, které vystačily, krom vypracovávání testů a vyplňování vstupních dotazníků, na procvičení celkem jedenácti vzorových příkladů, speciálně vytvořených pro účely tohoto experimentu. Není pochyb o tom, že pokud by byla obsahem výuky i vrstevnatá teorie, výsledky mohly být o něco horší. Otázku předání teorie jsem se pokusil rozebrat v závěru své práce. Z hlediska praktických úkolů jsem problémy spojené s nezájmem studentů nezaznamenal a domnívám se, že ani v případě dalších typů úloh spojených s učivem teoretické informatiky by jejich zájem razantně neopadl.

3

Závěry, přínos práce

Závěry výzkumu říkají, že učivo regulárních jazyků a konečných automatů nedělá středoškolákům studujícím obory zaměřené na informační a komunikační technologie větší problémy. Toto pozitivní zjištění ovšem ještě není dostatečným předpokladem k tomu, aby byla teoretická informatika zahrnuta do učebních osnov v ČR. Takové doporučení by bylo velmi unáhlené, pokud by stálo jen na zde krátce popsaném experimentu. Před jakýmikoli finálními rozhodnutími ve věci zavedení tohoto učiva na našich školách by bylo potřeba přihlédnout minimálně ke dvěma důležitým faktorům. Prvním z nich je obsah předmětu. Testované učivo je jen malou částí komplexního oboru, která by musela být rozšířena o jeho další témata. Určitě by však nebylo špatné, dále se nechat inspirovat jednou z verzí zavedeného modulu Teorie izraelského CS kurikula, jehož obsah by u nás mohl, co do množství učiva, představovat samostatný předmět. Žák by pak mohl své znalosti upevnit a dále rozvíjet na vysoké škole. Druhým faktorem je formulace teorie oboru. Na technicky orientované střední škole je nezbytné postupovat vědecky, tudíž stavět učivo na řádném teoretickém základu. Dle mého názoru by v tom případě měl být formální zápis vhodně doplněn o „lidskou“ slovní formulaci, která by byla součástí zápisu. Pro slabší žáky by byla hlavním zdrojem jejich teoretických informací, žákům s lepším prospěchem napomůže alternativní vyjádření definic a vět rychlejšímu porozumění. Svou prací jsem poukázal na určité nedostatky v učebních osnovách středních škol, především netechnického zaměření. Dále jsem závěry své práce ukázal na učivo teoretické informatiky jako na atraktivní tematický celek, o jehož zavedení do učebních osnov středních škol se dá reálně uvažovat.

Problematika výuky programování na ZŠ Dita Jirásková * [email protected]


1

Úvod

Téma diplomové práce jsem volila podle svých zájmů, i s ohledem na možnost následného využití v praxi. Výuka programování je specifickou a často diskutovanou oblastí výuky výpočetní techniky. Mnoha učiteli je zavrhována, velkou roli však zřejmě hraje neznalost dané problematiky. Proto přicházím s argumenty pro zařazení výuky programování, popisuji dostupné možnosti a navrhuji vhodné metodiky.

2


Prvním krokem bylo studium dostupných informačních zdrojů, týkajících se dané problematiky. Na internetu je k dispozici mnoho článků od zkušených pedagogů. Z těch jsem vycházela především v teoretické části práce. Abych si udělala představu o tom, jaký je současný stav výuky programování na základních školách, provedla jsem průzkum, do kterého se zapojilo celkem 92 respondentů. Z výsledků je patrné, že výuka programování má v hodinách výpočetní techniky své místo, a proto má smysl se jí zabývat. Následně porovnávám metodiky jednotlivých nástrojů pro výuku programování, tzv. mikrosvětů. Abych mohla tohle srovnání provést, seznámila jsem se s dostupnými mikrosvěty, které jsou vhodné pro výuku na českých základních školách. Návrh vhodných metodik je realizován formou metodických listů, a to s ohledem na závěry, k nimž jsem dospěla při srovnání mikrosvětů. Témata metodických listů jsou volena s přihlédnutím ke specifikům jednotlivých mikrosvětů. Abych se nepohybovala pouze v teoretické rovině, vyzkoušela jsem některé z navrhovaných metodik také v praxi. Ohlas ze strany žáků byl až nečekaně pozitivní, čímž jsem si opět potvrdila, že programování je pro žáky zajímavým a přínosným obohacením všeobecného vzdělání.

3

Přínos práce, výsledky

Práce přináší ucelený přehled z oblasti výuky základů programování. Těm, kteří se v této problematice neorientují, předkládá objasnění základních myšlenek a principů. Učitelé se dozvědí, v čem je výuka programování přínosná a to nejen pro žáky. Upozorňuji ale i na možná úskalí. Velká část práce je věnována jednotlivým mikrosvětům. Zajímavé je jejich srovnání a především také doporučení pro volbu vhodného mikrosvěta pro zvolenou cílovou skupinu. Pokud se tedy učitel rozhodne pro výuku programování, nalezne zde všechny důležité informace, které mu pomohou zvolit správnou cestu, s ohledem na podmínky a stanovené cíle. I na kapitole týkající se návrhu metodik je patrné, že práce je koncipována jako inspirace a „průvodce“ v oblasti výuky základů programování. Metodické listy neslouží jako ucelený *

Vedoucí práce: Mgr. Rostislav Fojtík, Ph.D., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


72

Dita Jirásková Problematika výuky programování na ZŠ

podklad pro výuku konkrétního jazyka, resp. mikrosvěta. V tomto směru by bylo obtížné přijít s něčím novým. Cílem bylo naopak navrhnout metodiku pro různé mikrosvěty tak, aby si čtenář udělal představu o jednotlivých možnostech. Provedený průzkum přinesl zajímavé výsledky, týkající se výuky výpočetní techniky obecně a především pak výuky programování. Vyhodnotila jsem vliv několika základních faktorů na zařazení výuky programování. Jako ukázku uvádím vyhodnocení jednoho ze zkoumaných faktorů.

Graf 1. Vliv hodinové dotace na zařazení výuky programování do hodin výpočetní techniky. U učitelů, kteří se této problematice nevěnují, jsem se zaměřila především na důvod této skutečnosti. Naopak u těch, kteří programování vyučují, jsem zkoumala konkrétní formy a metody, které k výuce využívají. Potěšující je, že se učitelé výpočetní techniky programování věnují, nebo se aspoň o tuto problematiku okrajově zajímají. Téměř tři čtvrtiny respondentů projevilo zájem o seznámení s výsledky tohoto průzkumu.

4

Závěry

Výuka programování je zajímavou alternativou ve výuce informatiky. Díky podpoře ze strany tvůrců mikrosvětů je šance, že výuka programování nebude z hodin výpočetní techniky zcela vytlačena.

Diferenciální evoluce – prostředek optimalizace Petr BUJOK * [email protected]


1

Úvod

Pro řadu úloh, které mají praktický i teoretický význam, je charakteristická jejich výpočetní náročnost. U tzv. NP-úplných problémů rostou nároky na výpočet se složitostí úlohy exponenciálně nebo rychleji a je pro ně dokázáno, že tuto náročnost nelze principiálně snížit. Některé z těchto úloh mají charakter hledání nejlepšího řešení optimalizace, přičemž zárukou nalezení tohoto řešení je jen prohledávání všech možných řešení. Počet možných řešení velice rychle roste s velikostí problému1. Nemožnost nalézt deterministický algoritmus obecně řešící optimalizační úlohu vedla k využití algoritmů evolučních, které sice nemohou garantovat nalezení řešení v konečném počtu kroků, ale často pomohou nalézt v přijatelném čase řešení prakticky použitelné.

2


Evoluční algoritmy jsou heuristiky, které nějakým způsobem modifikují populaci tak, aby se její vlastnosti zlepšovaly. Představíme-li si všechna možná řešení reálného problému jako body v prostoru, pak nalezení optima je nalezením takového bodu, ve kterém na tzv. účelová funkce2 nabývá globálního optima (minima). Mezi evoluční algoritmy používající se pro optimalizaci mnoha-parametrových funkcí s mnoha extrémy patří diferenciální evoluce, genetické algoritmy, evoluční strategie, simulované žíhání aj. V tomto příspěvku se již dále zaměříme jen na diferenciální evoluci (DE), jež patří posledních několik let k nejefektivnějším z evolučních algoritmů, které obecně vynikají tzv. samoadaptací a velmi jednoduchou implementací. Samoadaptace je stochastický postup, založený na náhodě, začleněný jak do vývoje populace, tak do strategie optimalizace. Algoritmus DE můžeme zapsat takto2: 1. Nastavení hodnot řídících parametrů 2. Vytvoření (náhodně) první generace populace G0 + ohodnocení Fitness všech jejich prvků 3. Cyklus reprodukce (opakovaný do ukončovací podmínky) MUTACE jedinců aktuální generace KŘÍŽENÍ mutantů a původních prvků VÝBĚR prvků do nové generace Gi+1 na základě hodnoty fitness; i=i+1 Jedinci populace DE jsou: xji,G, kde j=1,2..D; i=1,2..NP; G=0,1... Operace mutace má schopnost tvorby nových genů (části jedince), které by nemusely být nikdy vytvořeny a jsou vhodné k dosažení optima. Je řízena konstantou mutace F.

*

Vedoucí práce: doc. Ing. Josef Tvrdík, CSc., katedra informatiky a počítačů, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


74

Petr Bujok Diferenciální evoluce – prostředek optimalizace původní jedinec

0

1

0

1

mutant

0

1

1

1

na základě náhody dojde ke změně hodnot genů jedince

Obr. 1. Mutace jedince z populace možných řešení Při operaci křížení dochází k výměně skupin genů původního jedince a jemu odpovídajícího mutanta (rodiče), omezené prahem křížení CR. Stejně jako u mutace je i u této operace velké množství typů křížení (např. binomické, exponenciální). 0

1

0

1

na základě prahu křížení CR zkřížený dojde 1 0 1 0 jedinec k výběru genů mutant z původníh 1 1 1 0 o jedince Obr. 2. Křížení rodičů do potomka nebo mutanta Operací selekce se na základě hodnot fitness (životaschopnosti) jedinců populace vyberou původní

jedinec

ti s nejvyšší šancí na úspěch při hledání optima a ti vytvoří následující generaci populace. Selekční tlak eliminuje “zakrnění” a zastavení DE v lokálním optimu (nenalezení výsledného – globálního optimálního řešení). Stejně jako u předešlých dvou operací existuje i u selekce mnoho variant (např. ruleta, turnaj, elitismus, aj.). DE je realizována tak, že na jednu populaci možných řešení se aplikuje tzv. soutěž schémat. Schémata jsou všechny možné kombinace mutace a křížení, doplněné o počet jedinců vstupující do reprodukce: DE/x/y/z, kde x -způsob mutace, y -počet různých jedinců populace reprodukce, z -způsob použitého křížení. Příklady známých DE: SaDE, SaNSDE(NSDE), DEBR18, aj.

3


Příspěvek o prostředcích optimalizace je zejména teoretického charakteru, prakticky podložený současným testováním vyvíjející se knihovny v rámci GA ČR3. Slouží jako součást rešeršní problematiky mé disertační práce. Přínos samotného příspěvku je ve shrnutí problematiky optimalizace reálných problémů. Cílem příspěvku je snaha zaměřit hledání optima na diferenciální evoluci, která umožňuje rychlé kvalitní výsledky.

4

Závěry

Tento příspěvek je zaměřen na optimalizaci reálných problémů diferenciální evolucí, jako jednou z efektivních a silných metod k prohledávání prostoru možných řešení dané problematiky. Téma optimalizace reálných úloh se úzce dotýká mé disertační práce, ve které se zaměřuji právě na možnosti diferenciální evoluci. V současnosti se podílím na vývoji knihovny optimalizace úloh diferenciální evolucí v rámci projektu GA ČR3. Reference [1] Pavliska V.: Vyčíslitelnost a složitost 1, Ostrava 2002. [2] Tvrdík J.: Evoluční algoritmy a adaptace jejich řídících parametrů, http://www.automatizace.cz/download.php?d=QXRtX0FydGljbGUscGRmX2FydCwxOD E4, staženo dne 14.4.2009. [3] http://albert.osu.cz/oukip/optimization/.

Sekce 4 – chemie

Složení komise Mgr. Michal Haluzík, Ph.D. Mgr. Martin Navrátil, Ph.D. Ing. Pavel Klouda


76

Znečištění atmosférických srážek v různých místech ostravské aglomerace Jana Bystroňová * [email protected]

Katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Tato práce se zabývá znečištěním atmosférických srážek v oblasti hustě osídlené ostravské aglomerace. V teoretické části se práce obecně zabývá atmosférickými srážkami a jejich složením, typy atmosférických depozicí, analytickými metodami používanými pro stanovení vybraných parametrů a Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ), který právě ovzduší a atmosférické srážky monitoruje.

2


Srážky dešťové i sněhové byly odebírány na třech místech odlišného charakteru. Konkrétně v Havířově, Šenově a Ostravě-centru. V průběhu odběrů atmosférických srážek bylo sledováno jak pH, tak byla také prováděna analýza vybraných látek obsažených v atmosférických srážkách. Byly sledovány koncentrace chloridových iontů pomocí metody přímé potenciometrie s iontově selektivní elektrodou (ISE), atomovou absorpční spektrometrií (AAS) pak byly stanoveny vybrané kovy (kadmium, měď, olovo a zinek). Cílem práce bylo sledovat vývoj vybraných parametrů v čase a následně porovnat zjištěné hodnoty u vzorků z odlišných lokalit.

3

Přínos práce, výsledky

V průběhu října 2008 - března 2009 byly v určených lokalitách odebírány atmosférické srážky. Celkem bylo analyzováno 47 vzorků. O atmosférických srážkách odebíraných v lokalitách ostravské aglomerace lze hovořit jako o „kyselých deštích“. Naměřené hodnoty chloridů byly nejvyšší v Ostravě-centru (41,546 mg/l), nejsou ale nijak dramatické, jelikož pitná voda obsahuje 20 - 40 mg/l. V souvislosti s průmyslem ostravské aglomerace se mohou chloridy dostat do srážek činností komplexu ArcelorMittal Ostrava, chemických závodů BorsodChem MCHZ, produkcí společnosti Vítkovice Holding a.s., elektrárnou Třebovice, která vypouští elektrárenský popílek s možným obsahem chloridů a také případným vytápěním domácností černým uhlím. Ze stanovovaných kovů mělo toxické kadmium nejmenší podíl na znečištění srážek. Maximální naměřenou koncentraci 0,005 mg/l obsahoval vzorek z Šenova. Kadmium se kumuluje v potravních řetězcích. Je tedy otázkou, jak silně může zasáhnout lidské zdraví vyšší akumulace tohoto karcinogenu ve srážkách samotných či posléze v aplikaci na zemědělsky využívanou půdu nebo rekreačně využívané vodní nádrže. Kyselé deště navíc uvolňují kadmium ze sedimentů a zvyšují jeho koncentraci ve vodě. Je silně toxický pro lososovité ryby. Koncentrace mědi se celkově pohybovala v rozmezí 0,007 - 0,098 mg/l. Kumulace mědi vyšší asi než 1 mg/l by mohla způsobit zdravotní potíže, ale to je vzhledem k nízkým naměřeným hodnotám zřejmě vcelku nereálné. Hodnoty koncentrací olova ve vzorcích srážek dosáhly až koncentrace vyšší než 1 mg/l u ostravského vzorku sněhu. Koncentrace nižší než 1 mg/l mohou vážně zasáhnout lidský organismus. *

Vedoucí práce: doc. Ing. Zuzana Navrátilová, CSc., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


78

Jana Bystroňová Znečištění atmosférických srážek v ostravské aglomeraci

Koncentrace zinku převyšující 1 mg/l byla naměřena u odběrů z Ostravy-centra. Větší koncentrace zinku jsou toxické pro vodní organismy. Ve studované aglomeraci jsou rámcově hlavními činiteli výskytu kadmia, mědi a zinku ve srážkách ArcelorMittal Ostrava, Vítkovické železárny, elektrárna Třebovice, Ostravsko-karvinské doly, automobilizmus a spalování uhlí vlastníky rodinných domů. Nalezené koncentrace mědi, olova a kadmia ve vzorcích dešťových a sněhových srážek lze také přiřadit neekologickému spalování nežádoucích odpadů, vytvořených na základě produkce průmyslových podniků na území Ostravy a jejich předměstských částí. Není možné opomenout i spálený komunální odpad, unikající z komínů rodinných domů. Naměřené hodnoty studovaných parametrů jsou pro názornost srovnány s hodnotami zveřejněnými Českým hydrometeorologickým ústavem v ročence uvádějící tabelární přehled analýzy atmosférických srážek pro rok 2007. Hodnoty pro chloridy a kovy jsou na odběrových místech vyšší v komparaci s Ostravou-Porubou.

4

Závěry

Po sumarizaci všech nalezených hodnot u analyzovaných látek a všech studovaných parametrů lze konstatovat, že nejvíce se jeví jako znečištěná lokalita Ostrava-centrum, právě z důvodů přítomnosti nejvyšších koncentrací zinku a olova ve zkoumaných atmosférických srážkách. Za Ostravou následuje Šenov a jako nejméně kontaminované se zdá být odběrové místo, které bylo umístěno v Havířově-Bludovicích. Vládou nejsou stanoveny případné škodlivé limitní hodnoty pro sledované kovy obsažené ve srážkách, tudíž míra škodlivosti atmosférické depozice na živé organismy je prozatím otázkou. Pro další studium problematiky polutantů obsažených v atmosférických srážkách s cílem stanovení celkových hodnot pro koncentrace olova, kadmia popřípadě dalších látek, by bylo vhodné odebírat i suchou depozici, popřípadě sledovat i obsah v ovzduší apod. Vzhledem ke skutečnosti, že atmosférické srážky jsou hydrometeorologickým ústavem monitorovány jen v oblasti Ostrava-Poruba, zatímco v Havířově, Šenově, či Ostravě-centru nikoli, tudíž jsou získané výsledky z přibližně půlročního relativně intenzivního výzkumu aktuální a vhodně doplňují oficiálně uváděné hodnoty.

5


1. PROKEŠ J. et al., Základy toxikologie, GALÉN, první vydání, Praha 2005. ISBN 807262-301-X. 2. HORÁKOVÁ, M., LISCHKE, P., GRÜNWALD, A..: Chemické a fyzikální metody analýzy vod, SNTL/ALFA, první vydání, Praha 1986, str. 14-15. ISBN 04-614-86. 3. PERTILE E., ČABLÍK V.: Instrumentální metody analýzy, VŠB-TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA, Ostrava 2006, str.133-136, 174, 204-207. ISBN 80-248-10492. 4. http://www.chmi.cz/uoco/isko/tab_roc/2007_enh/cze/index.html, staženo 1.4.2009 5. http://www.irz.cz/obsah/ohlasovane-latky#seznam, staženo 1.4.2009 6. http://www.meteocentrum.cz/encyklopedie/atmosfericke-srazky.php, staženo 6.2.2009

Srovnání účinnosti retardérů hoření v závislosti na použité následné povrchové ochraně dřeva Markéta Němcová * [email protected]


1

Úvod

V architektuře a stavebnictví je jen málo materiálů, které lidé využívají takřka od pravěku. Dřevo mezi ně bezesporu patří. Pokud chceme zachovat jeho krásu a užitkovou hodnotu na domech, v jejich okolí i v interiérech, musíme se umět o tento materiál dobře starat. Mezi nepřátelé dřeva patří zejména povětrnostní vlivy, biologičtí škůdci, houby, plísně a požár. Tedy hoření dřeva škodí zejména nám lidem, kteří používáme dřevěné předměty, nábytek či dokonce domy. V této práci je rozebíráno právě nebezpečí ohně. V tomto případě je důležitá ochrana protipožárními retardéry. Tyto ohnivzdorné látky buď omezují přístup kyslíku nezbytného při hoření, nebo ředí hořlavé plyny, či izolují dřevo od vnějšího tepelného zdroje. Cílem této práce je navrhnout experimenty pro sledování účinnosti retardérů hoření v závislosti na následné povrchové ochraně dřeva a experimentálně ověřit vliv povrchové úpravy retardérem ošetřeného dřeva na jeho hoření pro vybrané systémy povrchová úprava – retardér.

2


Smrkové a dřevotřískové vzorky byly ošetřeny retardéry hoření Bochemit Antiflash, Bochemit Ogněbio a Bochemit Basic. Smrkové vzorky byly impregnovány máčením, dřevotřískové vzorky nátěrem, na obě skupiny vzorků byla aplikována impregnace ředěná hmotnostně vodou v poměru 1:1 do příjmu 280-320 g m-2 (přepočítáno na obsah nezředěné impregnace). Některé vzorky byly dále povrchově upraveny barvou či lakem. Vzorky ve formě pilin byly poté podrobeny termické analýze (TG/DSC) s rychlostí ohřevu 10 °C min-1 v kyslíkové atmosféře.

3


Průběh termoanalytických křivek všech vzorků byl zkoumán pomocí několika parametrů, které byly vhodně zvoleny a dále porovnávány pomoci analýzy rozptylu ANOVA. Z provedených analýz vyplývá, že použité impregnace mají ve většině případů vliv na průběh spalování smrkových i dřevotřískových vzorků. Retardér hoření Basic ovlivňuje nejvíce celkové hmotnostní úbytky smrkových vzorků, obsahuje totiž v popelu nejvíce ze zbytku účinných látek. Impregnace Antiflash posouvá první hmotnostní úbytek na DTG křivce smrkových i dřevotřískových vzorků k nižším teplotám, tento jev způsobuje hydrogenfosforečnan amonný, který je přítomen jako účinná látka v tomto druhu impregnace. Hydrogenfosforečnan amonný má za následek, že se celulóza, hlavní komponent dřeva, rozkládá skrze první typ reakce, kde produkuje méně hořlavých látek a více uhlíkatých zbytků1. *

Vedoucí práce: doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


80

Markéta Němcová Srovnání účinnosti retardérů hoření …

Jako parametr pro hodnocení účinnosti retardérů hoření můžeme zvolit první hmotnostní úbytek (Δm1) na TG křivce a sním související první teplotní maximum (Tmax1) na DTG křivce, pomocí kterého jsme schopni posoudit, zda degradace celulózy (hlavní složky dřeva) probíhá skrze první typ reakce za produkce menšího množství hořlavých produktů a většího množství uhlíkatých zbytků nebo zda směřuje k druhému typu reakce, při které dochází k tvorbě velkého množství hořlavých produktů a poté se tvoří méně uhlíkatých zbytků. Za účinný retardér hoření pak považujeme ten, který zvyšuje zuhelnatělý zbytek z celkového množství produktů2. Podle těchto kritérii můžeme považovat retardér hoření Antiflash za účinnější než retardéry Ogněbio a Basic. Vliv následného povrchového nátěru na parametry popisujících průběh termogravimetrických a kalorimetrických křivek nebyl prokázán. Povrchový nátěr ovlivňuje pouze celkový hmotnostní úbytek (Δm) na TG křivce vzorků a to z toho důvodu, že v popelu pravděpodobně zůstává anorganický zbytek z pigmentu obsaženého v barvě. Přítomnost povrchového nátěru barvy či laku neovlivňuje působení druhu impregnace, u níž byl prokázán statisticky významný vliv na všech významných parametrech.

4

Závěry

Za vyzkoušení by stálo porovnat výsledky normovaných zkoušek pro retardéry hoření s výsledky termické analýzy, poté bychom byli schopni říci, zda můžeme parametry Δm1 a Tmax1 brát za dostatečné pro porovnávání účinnosti retardérů. Pokud ano, velmi by se tímto zjednodušilo a zlevnilo posuzování účinnosti retardérů hoření pro vnitřní potřeby firem, které by měly neakreditované výsledky termické analýzy retardérů hoření k dispozici.

5 1 2

Použitá literatura Liodakis S. et al.: Autoignition and thermogravimetric analysis of forest species treated with fire retardants. Thermochimica Acta 399 (2003) 31-42. Gao M. et al.: Thermal degradation of wood treated with guanidine compounds in air. Journal of Thermal Analysis and Kalorimetry, Vol. 75 (2004) 221–232.

Adsorpce kadmia na alterovaném uhlí Lucie Ruppenthalová * [email protected]


1

Úvod

Stále zpřísňující se normy jsou v dnešní době důvodem k hledání nových materiálů a postupů, pomocí kterých by se daly účinně odstranit staré ekologické zátěže a zároveň by se dalo předcházet jejich vzniku. Existuje mnoho postupů jak lze kontaminující látky, zvláště těžké kovy (TK) ze životního prostředí (především z odpadních vod) odstranit. Jedním z perspektivních způsobů likvidace TK je adsorpce na přírodním uhelném materiálu. Proto bylo hlavním cílem této práce postihnout sorpci jednoho z TK, konkrétně kadmia na alterovaném uhlí a současně základní faktory, které mají na tento proces vliv.

2

Metody a postupy práce

K experimentu bylo použito oxidačně alterované uhlí (A) se specifickým povrchem SBET 1,5 m2.g-1, povrchem mikropórů Smikro 235+15 m2.g-1 a hodnotách obsahu: popela Ad 11,5%, prchavých látek v hořlavině uhlí Vdaf 31,2%, uhlíku Cdaf 76,6% , vodíku Hdaf 4,1%, dusíku Ndaf 1,8% a kyslíku Odaf 17,5%. Experimentální postup Byly připraveny roztoky Cd2+ iontů o známých koncentracích 0,1 - 20 mmol.l-1. Pro přípravu koncentračních řad byl použit dusičnan kademnatý a demineralizovaná voda, k úpravě pH HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1 a 0,001 mol.l-1. Základním postupem bylo vsádkové uspořádání. 0,5 g vzorku uhlí bylo vneseno do baňky obsahující 50 ml roztoku Cd2+ iontů o známé koncentraci. Dle potřeby byly roztoky upraveny na požadované pH. Vzorky byly příležitostně protřepávány. Po uplynutí dané kontaktní doby (1-48 hodin) byly vzorky zfiltrovány a obsah kademnatých iontů zanalyzován. Analýza probíhala na AAS-ICP (ve spolupráci s VÚV Vítkovice), později byl použit nově zakoupený přístroj na katedře chemie PřF OU. U stanovení vlivu naadsorbovaných Cd2+ iontů na zeta potenciál byl pracovní postup obdobný. 0,5 g vzorku uhlí bylo vneseno do 50 ml roztoku Cd(NO3)2 o konc. 0,110 mmol.l-1. Kontaktní doba činila 24 hodin. Po uplynulé době byly baňky vloženy do ultrazvukové lázně, z důvodu homogenizace disperze. Povrchová disperze byla nasáta injekční stříkačkou, vpravena do měřící cely a cela byla vložena do přístroje Delsa 440 SX, který využívá Dopplerova jevu rozptylu světla ke stanovení elektroforetické mobility. Zeta potenciál byl získán z elektroforetické mobility přepočtem přes Smoluchowskeho rovnici. Jako fixní podmínky měření byly zvoleny: teplota (298 K), elektrické napětí (10 V), frekvence (500 Hz) a vlastnosti vzorků - viskozita (0,0089 kg.m1 -1 .s ), index lomu světla (1,333) a dielektrická konstanta (78,36).

3

Výsledky

Hlavním cílem této práce bylo postihnout základní faktory, které mají podstatný vliv na sorpci Cd2+ iontů na oxidačně alterovaném uhlí – tj. pH, kinetika a velikost zrn. Dalším úkolem bylo zjistit vliv sorpce Cd2+ iontů na zeta potenciál. S klesajícím pH se snižovala adsorpční kapacita použitého uhlí1,2,3, ale pokles nebyl tak výrazný. U vlivu kontaktní doby bylo zjištěno, že systém se nedostal do rovnováhy ani po 48 hodinách. Nejintenzivněji se Cd2+ ionty sorbovaly v prvních 8 hodinách (u *

Vedoucí práce: Mgr. Roman Maršálek, PhD., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


82

Lucie Ruppenthalová Adsorpce kadmia na alterovaném uhlí

nižších koncentrací Cd2+ iontů bylo odstraněno téměř 95%). Při experimentu s různými zrnitostními třídami vykazovala největší naadsorbované množství nejmenší zrnitostní třída oxidačně alterovaného uhlí (0,06-0,25mm). Z výsledných hodnot experimentálních dat byly sestrojeny Langmuirovy izotermy, které byly zkoumány lineární regresí (Tabulka 1). Tabulka 1: Adsorpční kapacity alterovaného uhlí pro Cd2+ ionty pH

zrnitostní frakce (mm)

am (mmol/g)

b

R2

2

0,25-0,8

0,154

0,0199

0,971

4

0,25-0,8

0,296

0,100

0,995

6 6 6

0,25-0,8 0,06-0,25 0,8-1,0

0,437 0,518 0,381

0,150 1,055 0,081

0,981 0,987 0,987

Hodnoty korelačního koeficientu (R2) se u vyšších hodnot pH a větších zrnitostí blížily 1, což vypovídalo o dobré shodě s Langmuirovou izotermou. Ale vzhledem k nejednoznačnosti výsledků, zvláště při nižších hodnotách pH i menších zrnitostí, bylo dále provedeno šetření pomocí nelineárních regresí. Hodnoty Akaikova kritéria (AIC) i D2 u vlivu zrnitosti ukazovaly ve většině případů shodu s Langmuirovou teorií. U vlivu pH se převážně jednalo o shodu s Langmuir - Freundlichovým modelem (Tabulka 2). Tabulka 2: Hodnoty Akaikova kritéria (AIC) a regresního rabatu D2 pro jednotlivé nelineární regrese. model Langmuir Freundlich LangmuirFreundlich Temkin

pH 6 pH 4 pH2 AIC D2 AIC D2 AIC D2 ‐46,92 97,55 ‐45,92 98,65 ‐30,63 80,23 ‐49,73 98,36 ‐34,14 90,35 ‐26,97 58,9

A1 A2 A3 AIC D2 AIC D2 AIC D2 ‐32,81 95,41 ‐46,95 98,9 ‐45,59 98,58 ‐39,96 98,6 ‐42,13 97,55 ‐36,98 94,05

‐52,71 99,36 ‐42,31 98,67 ‐41,09 98,91

‐39,11 99,14 ‐46,24 99,34 ‐42,82 98,79

‐36,61 89,31 ‐41,97 97,38 ‐28,38 69,01

‐32,06 94,79 ‐32,96

88,7

‐39,63 96,17

2+

Sorpce Cd iontů snižovala záporný náboj uhelného povrchu (zeta potenciál). Experimentální data velmi dobře korespondují s výsledky uvedenými v literatuře. 4

4

Závěr

Díky svému charakteru se oxidačně alterované uhlí jeví jako velmi zajímavý sorbent, kterého lze využít pro imobilizaci těžkých kovů i z mírně kyselých vodných roztoků, popř. mírně kyselých odpadních vod. V následujících experimentech byla zkoumána kompetice tří TK (Cu, Cd, Pb) na alterovaném uhlí. Tato práce vznikla za podpory grantu MPO č. 2A-1TP1/083 a GAČR č. 105/07/P041

5 1. 2. 3.

Použitá literatura Pehlivan, E., Richardson, A., Zuman, P.: Elektroanal 16, 1292 (2004). Maršálek, R.: Adsorpce TK na přírodním neupraveném uhlí, Disertační práce, Ostrava, 2002. Maršálek, R., Slovák, V., Ruppenthalová, L., Kuzněcovová, L.: Využití uhlí jako sorbentu pro odstraňování těžkých kovů z odpadních vod, In Odpadové fórum. 16.18.4.2008 Milovy. Praha: PCHP-PetroChemProgress, 2008, s. 4219-4226. ISBN 97880-02-02012-7.

4.

Burns, C. A., Boily, J. P., Crawford, R. J., Harding, I. H.: J Colloid Interf Sci 278, 291 (2004).

Problematika odpadních kalů při výrobě chloridu zinečnatého Barbora Przybylková * [email protected]


1

Úvod

Tato práce se zabývá řešením problémů odpadních kalů při výrobě chloridu zinečnatého ve firmě Bochemie a.s. Chlorid zinečnatý se v tomto podniku vyrábí z repasní kyseliny, což je odpadní látka z odzinkování. Kromě zinku a kyseliny chlorovodíkové obsahuje i další látky a to zejména železo (kolem 1 – 1,5 hm. %). Železo se musí zoxidovat na trojmocné a vysrážet, problém je, že sraženina se špatně filtruje a navíc obsahuje velké množství chloridu zinečnatého. V současné době se tyto kaly vyvážejí na skládku, což je vzhledem k vysokým poplatkům a k tomu, že v kalech na skládku odchází téměř 70 tun chloridu zinečnatého vysoce neekonomické1. Jsou tři cesty jak problém s kaly řešit: • snížit obsah chloridu zinečnatého v kalech již při srážení železa • oddělit z kalu chlorid zinečnatý a pro zbytek najít využití • najít využití pro kaly ve stávajícím stavu Ve své práci jsem se zaměřila hlavně na úkol jak upravit výrobu tak aby sraženina železa obsahovala, co nejméně chloridu zinečnatého, byla dobře filtrovatelná a ve formě, která by šla dále zpracovat.

2


Hlavní směr, kterým jsem se vydala bylo goethitové srážení. Goethitový proces je úspěšně používán v průmyslu elektrolytického pozinkování jako způsob k přeměně železa z roztoku, většinou síranového nebo chloridového, na dobře filtrovatelnou sraženinu. Je založen na vzniku hydroxidu oxidu železitého a to buď v α - formě (tzv. goethit) nebo v β - formě, v některých případech vzniká i oxid železitý2. Hlavními podmínkami při srážení je teplota 80 – 90 °C a pH 2 – 3,5. Proces srážení musí probíhat pomalu, aby vznikala dobře filtrovatelná sraženina. Byly publikovány dva způsoby provedení goethitového srážení. První je navržen firmou Vieille Montagne2,3 (dále VM proces) a druhý patentován Electrolytic Zinc Company of Australasia (dále EZ proces)2,3. U VM procesu je reaktor vsádkový a dává se do něj repasní kyselina, která se oxiduje pomalu přitékajícím peroxidem vodíku (3 %). V EZ procesu je reaktor průtokový a jako vsádka se do něj dává 30 % roztok chloridu zinečnatého, postupně se do něj připouští před oxidovaná repasní kyselina. Proces VM byl prováděn při pH 2,5 a 3,0 (nešlo dosáhnout vyššího pH) a za celkovou dobu srážení 2 a 4 hodiny. EZ proces byl prováděn při pH 2,5; 3,0 a 3,5 a za celkovou dobu srážení 2 a 4 hodiny. U obou těchto pokusů bylo pH drženo na požadované hodnotě pomocí suspenze oxidu zinečnatého a to bylo řízeno pomocí počítače. Teplota byla držena na požadované hodnotě tak, že reaktor byl umístěn v termostatu. Kvalita sraženiny byla posuzována podle toho, jaká byla rychlost filtrace a kolik obsahovala zinku a chloridů. Okrajově jsem se v této práci také zabývala tím, jestli by šel peroxid vodíku jako oxidační činidlo nahradit něčím jiným např. vzduchem.

*

Vedoucí práce: Ing. Rudolf Peter, CSc., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


84

3

Barbora Przybylková Problematika železitých kalů při výrobě chloridu zinečnatého


Z výsledků lze obecně říct, že rychlost filtrace u produktů získaných z EZ procesu je větší. U obou procesů se jako optimální podmínky ukázalo pH = 2,5 a doba srážení 4 hodiny. Rychlost filtrace u pokusu EZ pH = 2,5 a τ = 4 hodiny, byla až desetkrát větší než u všech ostatních experimentů a to 1061,5 ml.mm.min-1. Obsah zinku v této sraženině byl 1,4 hm. %, což je velké zlepšení. Pokus EZ za těchto podmínek byl proveden ještě jednou, ale z jiné várky repasní kyseliny. Složení repasní kyseliny by se nemělo výrazně lišit, ale není tomu tak. Při opakovaném pokusu vyšla rychlost filtrace 133,9 ml.mm.min-1, ale i přesto byla rychlost pořád větší než u VM procesu provedeného za stejných podmínek ze stejné várky kyseliny. V každém případě u všech pokusů prováděných za nižších pH jsme dosáhli výrazného snížení zinku ve sraženině. Při oxidaci železa vzduchem nebylo dosaženo úplné oxidace v požadovaném čase. Výsledky dosažené v této práci můžou přispět k záchraně výroby chloridu zinečnatého ve společnosti Bochemie a.s..

4

Závěry

V poloprovozu by se měla vyzkoušet metoda EZ i VM za podmínek pH = 2,5 a τ = 4 hodiny a to ze stejné várky kyseliny. Výsledky EZ procesu byly sice lepší, ale zavedení VM procesu do provozu by bylo méně finančně náročné, navíc dalším brzdícím prvkem ve výrobě je vakuová odparka. Je proto nutné vzít v úvahu kromě výsledku získaných z poloprovozu také tyto faktory a vybrat metodu, která bude zavedena do provozu. Sraženiny získané z poloprovozu by měli být analyzovány pomocí RTG aby bylo jasné, jaká přesně sloučenina vzniká a podle toho mohla být dále využita. Celý provoz by měl být plně automatizován, úprava pH by měla být řízena počítačem tak jako tomu bylo u prováděných experimentů. Mělo by být zajištěno, aby se složení repasní kyseliny neměnilo a aby neobsahovala žádné organické látky.

5

Použitá literatura 1. ŠPACHMAN, V., KLEČKA, A., Ústní sdělení, Bochemie a.s., 26.11. 2007 2. DAVEY, P.T., SCOTT, T.R. Removal of iron from leach liquors by the „goethite“ process. Hydrometallurgy. 1976, no. 2, s. 25-33. 3. DAVEY, P.T., SCOTT, T.R., 1975. Formation of β-FeOOH and α-Fe2O3 in the Goethite process. Transcation of Institut Mining and Metalurgy. Section C, 83–86.

Frekvenční analýza a srovnání učebnic chemie pro SŠ Miroslava Opálková * [email protected]


1

Úvod

Práce se zabývá srovnáním vybraných českých a německých učebnic chemie pro střední školy a pracovních sešitů pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií. Cílem této práce bylo najít a vybrat vhodné učebnice chemie s podobným cílovým zaměřením dostupnými na trhu v České republice a ve Spolkové republice Německo (podmínkou bylo, aby učebnice byly určeny pro stejnou věkovou kategorii, stejný typ školy, aby obsahovaly stejné oblasti učiva chemie a měly přibližně stejný rok vydání), posoudit vybrané učebnice z pohledu obsahové analýzy, lexikografické analýzy, lingvistické analýzy a Zipfova zákona, srovnat příslušné dvojice analyzovaných učebnic a vyvodit závěr.

2


Pro analýzu učebnic byla stanovena frekvenční analýza, a to z jejích dvou hledisek1. I. Sémantická analýza textu, která zahrnuje tyto typy analýz: a) obsahová analýza, což je hodnocení obsahu učebnic, b) lexikografická analýza se používá za účelem vytvoření terminologického slovníku, c) lingvistická analýza, která zkoumá vztahy a souvislosti mezi vytipovanými prvky textu a kontextu. II. Zipfův zákon, který vyjadřuje vztah mezi pořadím klíčových slov uspořádaných podle frekvence jejich výskytu. Poukazuje na skutečnost, že základ lexiky vytváří relativně malý počet silně frekventovaných slov. Obsahová analýza - byla zaměřená na porovnávání obsahů dvojic či trojic učebnic, ve smyslu hloubkového vysvětlení jednotlivých pojmů. Lexikografická analýza – sledovány byly tučně zvýrazněná slova (= klíčová slova) ve shodných kapitolách vybraných v českých a německých učebnicích. Tyto pojmy vytvořily terminologické slovníky dané kapitoly v české a v německé učebnici, které byly následně porovnány. Lingvistická analýza - každému pojmu z daného terminologického slovníku (vytvořeného při lexikografické analýze), který by mohl nějakým způsobem odkazovat na praxi, byla přidělena číselná hodnota na základě počtu splněných kritérií (stupnice hodnoty 1 – 5, přičemž 1 = splněna všechna kritéria). Bylo tedy určeno 5 kritérií, podle kterých se každý z vybraných pojmů hodnotil, a to: výskyt, výroba a příprava, použití v praxi, zajímavosti, bezpečnost.

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. Marie Solárová, Ph.D., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


86

Miroslava Opálková Frekvenční analýza a srovnání učebnic chemie pro SŠ

Zipfův zákon - podle Zipfova zákona byly vypočítány konstanty pro jednotlivá slova z vybrané kapitoly dle frekvence a pořadí výskytu.

3

Přínos práce

Srovnání vybraných českých a německých učebnic chemie vyvrátilo časté předsudky, že německé učebnice jsou kvalitnější. Analýza prokázala velkou podobnost vybraných srovnávaných učebnic. Jediná odlišnost se prokázala ta, že v německých učebnicích je aplikace učiva chemie na praxi v mnohem větší míře než v českých učebnicích. Nebyla prokázána domněnka, že se Češi učí o mnoho více odborných termínů než Němci. Učební látka je podávána v obou státech ve stejném tématickém obsahu a shodné hloubce, jen v německých učebnicích je aplikace na praxi více zastoupena.

4

Závěry

V této práci byly potvrzeny předpoklady, že jsou české a německé učebnice chemie podobné nejen obsahově, ale jsou podobné i co do hloubky probíraného učiva. Také se potvrdilo, že německé učebnice aplikují učivo chemie na praxi více něž české učebnice. Nepotvrdil se předpoklad, že české učebnice obsahují evidentně větší množství pojmů než německé učebnice, a že by české učebnice měly frekvenci základních pojmů v rámci jedné kapitoly vyšší. Provedená frekvenční analýza a následné srovnání učebnic by mohlo sloužit učitelům a autorům učebnic k inspiraci dávat ve výuce v České republice ještě větší důraz na praxi. Bylo by zajímavé pokračovat ve výzkumu např. srovnání učebnic chemie mezi jednotlivými spolkovými zeměmi navzájem a dále v následném porovnání odlišnosti těchto učebnic s učebnicemi chemie s platností pro celou Spolkovou republiku Německo, stylu práce žáků příslušného státu při práci s danou učebnicí a srovnání výkonu žáků, popř. jejich srovnání sebereflexe při práci s rozdílnou učebnicí. Zajímavá by byla rovněž analýza učebnic z jiných států a jejich porovnávání navzájem.

5


Knihy - analyzované učebnice Blažek J.: Chemie pro studijní obory SOŠ a SOU nechemického zaměření. SPN, 2005. Neufingerl F.: Chemie für Berufsfachschulen und Fachoberschulen. Bildungsverlag EINS, 2007. Flemr V.: Chemie I pro gymnázia: obecná a anorganická. SPN, 2007. Kolář K.: Chemie II pro gymnázia: organická a biochemie. SPN, 2005. Barthel H., et al. Chemie: Allgemiene Chemie, Organische Chemie: Sekundarstufe II, Gymnasium, Gesamtschule. [s.l.]: Volk und Wissen, 2006. Benešová M.: Odmaturuj z chemie. Didaktis, 2002. Gold F., et al.: Fischer Abiturwissen - Chemie. Fischer Taschenbuch, 2007. Beneš P.: Základy praktické chemie I: pracovní sešit. Fortuna, 1999. Karger I.: Chemie I pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií: pracovní sešit. Prodos, 1999. Brauer R.: Chemie - Arbeitsheft 1: Gymnasium - Sekundarstufe I. Volk und Wissen, 1998. Internetové odkazy http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-005/hesla/frekvenCnI_analYza.html, (1) staženo 15. 1. 2009

Příjem a průnik ochranného přípravku při tlakovakuové impregnaci dřeva Darja Bardoňová * [email protected]


1

Úvod

Cílem práce bylo studium příjmu a průniku1 ochranného přípravku do borovicového a smrkového dřeva při chemickém ošetření metodou tlakovakuové impregnace1-4. Při impregnaci borovicového dřeva byl sledován vliv volby impregnačního programu1-4 a vliv absolutní vlhkosti jádrového a bělového dřeva5 borovice na příjem a průnik ochranného prostředku. Při impregnaci smrkového dřeva byl sledován vliv volby impregnační technologie1,2 a absolutní vlhkosti smrku a jeho hustoty na příjem a průnik ochranného přípravku.

2

Metoda tlakovakuové impregnace

Princip přetlakově-podtlakových impregnačních technologií (tlakovakuová impregnace) spočívá ve využití rozdílných tlaků uvnitř a vně dřeva, přičemž existuje více impregnačních technologií, které se navzájem liší fázemi podtlaku – atmosférického tlaku – přetlaku2. V předkládané práci byly použity dvě tlakovakuové impregnační technologie a to VTV podle Bethella1,2 a její upravená podoba nazvaná autorem upravená technologie VTV1,2. Impregnační programy, kterými byly vzorky ošetřovány, byly různé. Experimentální zařízení použité k ošetření vzorků dřeva bylo vyrobeno a sestaveno na zakázku dle požadavků na prováděná šetření.

3

Výsledky

Byly odzkoušeny dvě různé technologie tlakovakuové impregnace na vzorcích smrku, přičemž nebylo prokázáno, že by některá z nich jevila výrazné zvýšení účinnosti impregnace v podobě zvýšení příjmu nebo průniku ochranného prostředku do dřeva. Bylo srovnáno také 5 různých impregnačních programů na vzorcích jádrového dřeva borovice a bylo zjištěno, že žádný z použitých impregnačních programů nezvyšuje a naopak ani nesnižuje účinnost impregnace jádra borovice. Dále byl sledován vliv absolutní vlhkosti jádra a běli borovice na příjem a průnik ochranného prostředku do dřeva. Bylo zjištěno, že vlhkost jádrového a bělového dřeva borovice nemá vliv na příjem a průnik ochranného prostředku. Byl sledován též vliv absolutní vlhkosti smrku na účinnost impregnace. Bylo ověřeno, že příjem i průnik ochranného prostředku do smrkového dřeva jsou ovlivněny jeho vlhkostí. Optimální vlhkost při daných realizačních podmínkách impregnace by se měla pohybovat v rozmezí 50 – 70 % nebo by se mělo jednat o smrk přesušený na vlhkost pod hranici 10 %. Pro některé vzorky smrku byla také prokázána závislost účinnosti impregnace na hustotě dřevní hmoty. Pro jednu sadu vzorků smrku se podařilo určit hodnotu 450 kg.m-3 jako optimální hustotu pro impregnaci při dané technologii a programu impregnace.

*

Vedoucí práce: prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


88Darja Bartoňová Příjem a průnik ochranného přípravku při tlakovakuové impregnaci dřeva

4

Přínos práce

Přínosem práce bylo zavedení a odzkoušení zcela nového zařízení, imitujícího reálné zařízení používané k tlakovakuové impregnaci dřeva v běžné praxi, a optimalizace volby impregnační technologie a programu podle vlhkosti a druhu ošetřovaného dřeva, jakožto jednoduše zjistitelných parametrů.

5

Možnosti dalšího studia

Výsledky získané impregnací smrku o absolutní vlhkosti pod 10 % a to, že dochází k prudkému navýšení příjmu i průniku ochranného prostředku jsou hodny další pozornosti, protože popírají tvrzení některých autorů o uzavírání vodivých cest ve dřevě s klesající vlhkostí.

6

Použitá literatura 1. Výzkumný a vývojový ústav dřevařský Praha: Ochrana dřeva 2005, Sborník přednášek, Praha 2005 2. Reiprecht L.: Ochrana dřeva a kompozitov, Technická univerzita vo Zvolene, 1997 3. Společnost pro technologie ochrany památek: Impregnace porézních materiálů za sníženého tlaku, Praha 1996 4. http://www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labcv/labor/res_pronikani_kapalin_do_dreva/ staženo 2.2. 2008 5. http://www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labcv/labor/res_makroskopicka stavba_dreva/ staženo 19.2. 2009

Sorpční chování olovnatých iontů na černém uhlí - teplotní závislost Petra Veselá * [email protected]

Katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě 1

Úvod

Adsorpce těžkých kovů (olova) je u znečištěných vod nutným technologickým stupněm1. Je známo více způsobů pro odstraňování těchto látek z vod, jedním z nich je použití sorbentů na bázi uhlí. Porézní struktura uhlí s velkým adsorpčním povrchem je složitý systém, podobný molekulárním sítům. Některé molekuly plynu a kapalin mohou pronikat porézní texturou uhlí, proto je právě adsorpce na uhlí studována a využívána2. Cílem této práce bylo postihnout adsorpční chování černého uhlí vůči olovnatým iontům z vodných roztoků. Hlavní důraz byl kladen na postihnutí vlivu teploty.

2


K experimentálnímu měření, jenž probíhalo při 30 °C a 60 °C, byl použit vzorek alterovaného černého uhlí A1. K přípravě roztoků byl použit pevný Pb(NO3)2, jako rozpouštědlo destilovaná voda. Při procesu adsorpce byly zvoleny výchozí koncentrace roztoků Pb(NO3)2 v rozmezí 0,5 mmol.l-1 až 13,5 mmol.l-1. Roztoky byly vytemperovány ve vodní lázni na požadovanou teplotu, poté bylo přidáno co nejpřesněji 0,5 g uhlí. Erlenmayerovy baňky byly během ustanovování adsorpční rovnováhy příležitostně protřepávány. Doba kontaktu uhlí s roztoky činila nejméně 168 hodin, byla to tedy dostatečně dlouhá doba pro ustanovení rovnováhy. Poté byl obsah baněk zfiltrován, došlo k proměření pH a vzorky byly zanalyzovány. Pro kinetická měření byla použita výchozí koncentrace roztoku Pb(NO3)2 5 mmol.l-1. Roztoky byly opět vytemperovány na požadovanou teplotu, poté bylo co nejpřesněji přidáno 0,5 g uhlí. Po celou dobu kontaktu uhlí s roztoky byly baňky intenzivně protřepávány. Ihned po přidání uhlí do roztoku byl měřen čas a v časových intervalech 20 min., 40 min., 60 min., 90 min., 120 min. a 150 min. byly jednotlivé baňky odebrány a zfiltrovány. Bylo opět proměřeno pH a vzorky byly poslány na analýzu. Analytický rozbor byl proveden v laboratoři MATERIÁLOVÉHO A METALURGICKÉHO VÝZKUMU s.r.o. v Ostravě Vítkovicích pomocí OES ICP spektrometrie.

3

Výsledky

Byly prostudovány dvě oblasti adsorpčního chování olovnatých iontů. Nejdříve byl zkoumán proces adsorpce z roztoku při různých výchozích koncentracích a poté byla provedena kinetická měření adsorpce během prvních 2,5 hodin kontaktu uhlí s roztokem. Data pro stanovení adsorpční izotermy byla získána z opakovaného měření (pro 30 ºC tři měření, pro 60 ºC dvě měření) pro různé výchozí koncentrace roztoků. Grafické zpracování představovalo závislost naadsorbovaného množství a [mmol.g-1] na rovnovážné koncentraci *

Vedoucí práce: prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc., katedra chemie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


90

Petra Veselá Sorpční chování olovnatých iontů na černém uhlí – teplotní závislost

Pb2+ iontů cr [mmol.l-1]. Na základě tvaru křivky bylo odvozeno, že získaná experimentální data odpovídají I typu izotermy podle rozdělení dle Braunauera, a to Langmuirově izotermě. Z rovnice regresní přímky doplněnou o koeficient determinace R2 bylo u izotermy v linearizovaném tvaru zjištěno maximální naadsorbované množství am [mmol.g-1] jako reciproká hodnota směrnice přímky. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tab. č. 1, hodnoty pro 30 ºC jsou průměrem ze tří měření, hodnoty pro 60 ºC ze dvou měření. Tab. č. 1: Hodnoty koeficientů determinace a maximálního naadsorbovaného množství v závislosti na teplotě adsorpce Teplota adsorpce R2 am [mmol.g-1] 0,991 0,659 ± 0,049 30 ºC 0,999 0,664 ± 0,012 60 ºC Z tab. č. 1 lze odvodit, že rozdíl pro obě teploty v maximálním naadsorbovaném množství je minimální Δam = 0,005 mmol.g-1, tudíž lze říci, že teplota nemá vliv na adsorpční kapacitu černého uhlí vůči olovnatým iontům z vodných roztoků. Naměřená kinetická data byla vynesena do grafické závislosti naadsorbovaného množství a [mmol.g-1] na době kontaktu uhlí s roztokem t [min.]. Při linearizaci byla data znázorněna v závislosti logaritmu rovnovážné koncentrace Pb2+ iontů ln cr [mmol.l-1] versus doba kontaktů uhlí s roztokem t [min.]. Data v linearizovaném tvaru odpovídala přímkovému průběhu, proto mohla být zjištěna hodnota rychlostní konstanty k [min-1] jako hodnota směrnice přímky. Z daných hodnot bylo odvozeno, že rychlostní konstanta při 60 ºC byla přibližně dvakrát vyšší než při 30 ºC (při 30 ºC k = 0,0032 min-1; při 60 ºC k = 0,0055 min-1). Bylo tak prokázáno, že rychlost sorpce s rostoucí teplotou jednoznačně stoupá. Pro srovnání byla nasazena navíc jedna baňka, která nebyla protřepávána vůbec, aby se zjistil vliv protřepávání na naadsorbované množství. Byl prokázán rozdíl mezi „protřepávanou“ a „neprotřepávanou“ baňkou na hodnotu naadsorbovaného množství a [mmol.g-1], kdy při 30 ºC po 60 minutách kontaktu uhlí s roztokem byla hodnota naadsorbovaného množství u „neprotřepávané“ baňky o 35 % nižší než u baňky „protřepávané“ a při 60 ºC po 20 minutách kontaktu nižší o 32 %.

4

Závěr

Provedená měření ukázala, že teplota adsorpce nemá vliv na hodnotu maximálního naadsorbovaného množství, když byla zjištěna v podstatě stejná adsorpční kapacita uhlí jak pro 30 °C, tak 60 °C. Z kinetických dat pak vyplynulo, že rychlostní konstanta je při 60 ºC přibližně dvakrát vyšší oproti 30 ºC, proto lze říci, že teplota výrazně ovlivňuje rychlost ustanovování adsorpční rovnováhy. Tato práce vznikla za podpory projektu GAAV IAA 301 870 801.

5


1. Žáček L.: Chemické a technologické procesy úpravy vody. SNTL, Praha, 1981. ISBN 04-635-81. 2. Roubíček V., Buchtele J.: Uhlí - zdroje, procesy, využití. MONTANEX, Ostrava, 2002. ISBN 80-7225-063-9.

Sekce 5 – fyzická geografie a geoekologie

Složení komise doc. RNDr. Tadeusz Siwek, CSc. RNDr. Karlem Šilhán, Ph.D Mgr. Pavel Bednář, Ph.D. Mgr. Martin Kovář


92

Biogeomorfologický efekt listnatého opadu v korytech malých horských toků Zdeněk Přibyla * [email protected]

Katedra fyzické geografie a geoekologie Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

V současnosti se výzkumy vysoko–gradientových koryt dostávají do popředí zájmu fluviálních geomorfologů. Odráží to fakt, že příkrá koryta toků formují hustou erozní síť v horském reliéfu, jsou významným zdrojem dnových sedimentů a tvoří podstatnou část celkového průtoku ve spodních částech povodí. Vzhledem k vysokým hodnotám sklonu svahů, mají tato koryta silnou erozní schopnost. Často jde o hluboce zařezaná údolí tvaru V či strže s prudce ukloněnými svahy. Svahy jsou v přímém kontaktu s korytem. Materiál ze svahů je přímo transportován do koryta nebo se usazuje u paty svahu a do koryta se následně dostává vlivem boční eroze toku. Zcela zde chybí nárazníková zóna, tedy území v blízkosti koryta, které tvoří překážku a brzdí nebo zamezuje přínosu materiálu z okolí přímo do koryta. Ve flyši budované toky Moravskoslezských Beskyd jsou charakteristické rozkolísaným hydrologickým a splaveninovým režimem. Tyto faktory ovlivňují průtokový a splaveninový režim ve spodních částech povodí. Zajímavým morfologickým typem horského koryta je step pool systém (stupeň – tůň), specifický svým stupňovitým podélným profilem. Systém je tvořen sérií hrubých klastů nebo zbytky dřevní hmoty (stupně s rychlým prouděním) a meziprostor (tůně s jemnými sedimenty a pomalým prouděním). Hlavní význam step pool systémů tkví v působení stupňů jako přirozená překážka vůči proudící vodě a vzniku hydraulické rezistence. Tím zmírňují vliv sklonu koryta na množství energie toku. Stupně vytváří výškové rozdíly mezi jednotlivými hladinami vody v tůních a snižují potenciální energii vody pohybem přes a skrz stupně a změnou proudu s turbulentního na stupni na klidný v tůni za vzniku vodních vírů, snížení výslednice vektoru rychlosti proudění a jeho rozptýlení do více směrů. Nerozptýlená potenciální energie je transformována na kinetickou a využita k transportu materiálu. Tok Stoligy je levostranný přítok Lomné. Bylo zde provedeno měření základních parametrů step pool systému (výška, délka a šířka step pool sekvence). Byl identifikován nový subtyp step pool systému tzv. olistěný step pool systém. Jeho determinujícím znakem je akumulace listnatého opadu na stupni. Byly odvozeny nové parametry s cílem charakterizovat množství, uspořádání a funkce listí v těchto formách. Význam listnatého opadu v korytech toků nebyl dosud nikým řešen a tato práce nabízí úvodní pohled do této problematiky.

2

Metody

Bylo provedeno geomorfologické mapování zájmového území a detailní geomorfologické mapování koryta toku a strže, kde jde zejména o identifikaci hlavních zdrojnic klastů, dostávajících se do toku. Poté byly změřeny základní parametry jednotlivých step pool forem, přičemž u olistěných step pool formací byly přidány parametry olistění (vystihující *

Vedoucí práce: RNDr. Jan Hradecký, Ph.D, katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


94

Zdeněk Přibyla Biogeomorfologický efekt listnatého opadu v korytech malých…

množství listí na stupni), koncentrace proudu (vystihující míru soustředění proudu vody přetékající přes stupeň), hloubka vody v tůni a hloubka vody v tůni po odstranění listí. Dále byla provedena podrobná granulometrická analýza klastů dna koryta a břehových zdrojnic. Získaná data byla zpracována základními statistickými metodami a graficky interpretována.

3

Výsledky

Kvalitativním a kvantitativním hodnocením bylo zjištěno, že listí ve stupni vyplňuje prostory mezi hrubými klasty nebo obaluje dřevní hmotu, čímž stupeň zvyšuje své izolační vlastnosti a má vyšší hydraulickou rezistenci. V mnoha případech je existence stupňů podmíněna přítomností listí, zvláště u stupňů tvořených dřevem. Listí je uloženo dvěma způsoby. Uvnitř stupně, kdy listí vyplňuje prázdné prostory, je akumulováno chaoticky, bez výrazně převládajícího směru. Na povrchu klastu nebo dřeva je ukládáno ve vertikálním směru dle hlavní osy listu (reprezentované řapíkem). Výsledky statistické analýzy ukazují zajímavé vztahy mezi měřenými a odvozenými parametry step pool formací a indikují, že listí je akumulováno při nižších průtocích a při vyšších průtocích je stabilizováno na nebo uvnitř stupně. Olistěné step pool formy mají obvykle delší tůň a malou hloubkou. S narůstajícím olistěním odtéká voda z tůně užším profilem a vyšší rychlostí. Olistění způsobuje významný nárůst vzdutí hladiny v tůni, což ovlivňuje hydrodynamiku koryta. V průměru 40 % výšky vodního sloupce je v tůni vlivem olistění. Granulometrická analýza ukázala zajímavé rozdíly ve složení jemného materiálu v tůních. Stupně olistěných step pool formací mají sníženou průtočnost a jejich tůně obsahují jemnější sedimenty, což indikuje rozdíl v transportním režimu mezi olistěnými a neolistěnými step pool formacemi. Destrukce olistěných formací a odplavení listí probíhá s pravděpodobnou jednoletou frekvencí, přitom se uvolňuje a transportuje velké množství klastů.

4

Závěry

O biogeomorfologickém efektu listnatého opadu nebylo dosud nic publikováno. Při vytváření metodiky pro zpracování tohoto tématu, bylo vycházeno zejména z empirických poznatků terénních pochůzek v řadě oblastí Moravskoslezských Beskyd a samotných terénních pracích v zájmovém území. Hodnocení parametrů na základě kvantitativních dat a empirických poznatků ukazuje, že listnaté akumulace mají zanedbatelný přímý vliv na vznik stupně při vysokých korytotvorných průtocích a jeho parametry. Podílí se však na dotváření step pool systému při nižších průtocích, zejména na utváření tůně. Listí mění některé parametry step pool systému (zvýšení retenční schopnosti systému, snižování průtočnosti stupně, složení zrnitostní frakce, zanášení sedimenty a snižování hloubky v tůni, zvýšení diverzity dna koryta, větší kolísání bilance energie vody, zvýšený odpor formy vůči proudění). Charakter štěrkonosných beskydských toků, s rozkolísaným hydrologickým a splaveninovým režimem vytváří velmi špatné podmínky pro vznik step pool systémů. Stabilní a dobře vyvinuté formace lze nalézt velmi zřídka. Vlivem nárazových srážkových přívalů (a jim odpovídající vysoké koryto-tvorné průtoky) a velkému množství sedimentů dodávaných přímo do koryta dochází k časté transformaci dna a neustálému rozrušování vyvíjejících se step pool formací. Výsledky přinášejí cenné poznatky a rozšiřují chápání o fungování krajinného systému.

Analýza polohy jeskynních vchodů ve flyši Západních Karpat Jan Lenart [email protected]

Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Pseudokrasové jeskynní systémy jsou vázány na svahové pohyby v pískovcích karpatského flyše, zejména na tahové trhliny na hranách sesuvů a jejich nejbližší okolí. Ukazuje se, že tyto sesuvy a tím pádem také jeskyně, reflektují některé významné zlomy. Jeskyně jsou také spjaty s množstvím povrchových tvarů jako zdvojené hřbety, pseudozávrty, žleby, balvaniště, suťové proudy, skalní sruby a převisy, skalní laviny, sesuvy, bezodtoké deprese, mastné fleky a ventaroly. V podzemí pak najdeme úzké puklinové chodby a propasti, ale také rozlehlé dómy, suťové ucpávky, apod. Dosavadní výzkumy se zabývaly pouze objevováním a mapováním nových prostor, historickou rešerší, sledováním populací letounů a měřením některých jednoduchých mikroklimatických charakteristik. Komplexní výzkum však v těchto jeskyních nebyl nikdy proveden. V závislosti na zjištěných skutečnostech vznikla potřeba jakéhosi úvodu do studia pseudokrasových jeskyní v podobě analýzy polohy jeskynních vchodů a dalších navazujících analýz.

2

Globální poloha

Pseudokrasové jeskyně jsou známy ze všech vysokých pohoří karpatského flyše a stejně tak z okrajových vrchovin a pahorkatin. V České republice je známo 75 pseudokrasových jeskyní (Lenart 2009), na Slovensku je to 45 jeskyní (údaj z roku 2004) (pseudokrasový sborník) a v Polsku je to k roku 2004 dokonce 791 pseudokrasových jeskyní (k údajům jsou započteny i oblasti počítající se k Vnějším Východním Karpatům) (pseudokrasový sborník). Rozložení oblastí s jeskyněmi je vázáno na zlomová a sesuvná území, které se nejvíce nacházejí v nejvyšších pohořích (Moravskoslezské Beskydy 38 jeskyní, Beskid Śląski 179 jeskyní) (pseudokrasový sborník). Nejméně známých jeskyní je potom v předhůřích a vrchovinách, kde je výskyt jeskyní vázán pouze na výrazně azonální jevy, na rozdíl od nejvyšších pohoří, kde je výskyt jeskyní téměř průvodním jevem flyše. Lze tedy vyslovit určitou premisu, že jeskyně se nacházejí kdekoli v oblasti flyše Karpat, ovšem na některých místech jejich vchody člověk ještě neobjevil.

3

Regionální poloha

V rámci České republiky jsou v práci sledovány pseudokrasové jeskyně ve flyši Karpat z pohledu těchto parametrů: délka, (hloubka), mocnost flyšových vrstev, horniny, ve kterých je jeskyně vytvořena. Na základě těchto parametrů byly vytvořeny grafy, přehledně ukazující jednotlivá zastoupení jeskyní. Tyto parametry také slouží jako podklad pro vytvoření jednoduché klasifikace jeskyní statistickou metodou shlukové analýzy. Touto metodou byla vytvořena úvodní hierarchizace v podobě dendrografu. Interpretace výsledků této analýzy ukazuje některé zajímavé skutečnosti o geologii a typu jeskyně.


96

4

Jan Lenart Analýza polohy jeskynních vchodů ve flyši Západních Karpat

Lokální poloha

U lokální polohy se již blíže dostáváme do konkrétního území, konkrétního svahu a umístění vchodu v rámci tohoto svahu. K předchozím parametrům byly přidány a sledovány tyto: nadmořská výška vstupu, orientace svahu vůči světové straně, sklon svahu, poloha v rámci sesuvného území, poloha v rámci svahu, převažující směr chodeb, typ jeskyně. Tyto parametry byly spolu s předchozími přehledně uspořádány a porovnány v grafech a byly analyzovány statistickou metodou shlukové analýzy a korelace. Rozsáhlé výsledky jsou interpretovány ve výsledné práci. Sledované parametry: typ flyše hrubý/jemný horniny písk./jíl./slep./pelokarb. délka [m] hloubka [m] nadmořská výška [m n. m.] orientace svahu azimut [°] sklon svahu [°] umístění v sesuv. území horní/střed./spod./mimo typ jeskyně rozsedl./pukl./vrstev./suť./sufozní poloha na svahu deprese/hřbet/svah/jiná převažující směr chodeb azimut [°]

5

Diskuze

Výsledky práce bude třeba ještě podrobněji statisticky testovat. Problémem je zejména velmi malý rozsah datového souboru, který je dán nízkým počtem jeskyní. Jako problém se také jeví fakt, že některá data jednoduše neexistují. Jde zejména o hloubku jeskyní. Proto se výsledky jeví jako málo věrohodné, ovšem přesto ukazují některé zajímavé skutečnosti.

6

Závěr

Popisné charakteristiky výskytu pseudokrasových jeskyní, typického umístění jeskynních vchodů a závislostí mezi jednotlivými parametry poslouží zejména jako základní orientační hledisko při pohledu na pseudokrasové jeskyně české části Západních Karpat. Výsledky je nutno brát s rezervou, ovšem poskytují téměř ucelený pohled na soubor jeskyní z nejrůznějších úhlů pohledu.

7

Literatura a WWW odkazy

WAGNER, J., DEMEK, J., STRÁNÍK, Z. Jeskyně Moravskoslezských Beskyd a okolí. 1. vyd. Praha : Česká speleologická společnost, 1990. 131 s. BUBÍK, Miroslav, KREJČÍ, Oldřich, KIRCHNER, Karel. Geologická minulost a přítomnost Frýdeckomístecka. 1. vyd. Muzeum Beskyd Frýdek-Místek, 2004. 54 s. BAROŇ, I., DOBEŠ, P. Výsledky speleologických výzkumů na Kopcích u Lidečka. In: Speleofórum 2000, 2000. Proceedings of the 8th International Symposium on Pseudokarst : Teplý Vrch - Slovakia 2004, 2004. 144 s. http://mapmaker.geofond.cz/mapmaker/geofond/index.php , staženo 13. 4. 2009 http://www.gli.cas.cz/kvarter/svahovky/data/vaculov.htm , staženo 10. 4. 2009

Sekce 6 – biologie a ekologie

Složení komise doc. ing. Váckav Krpeš, Ph.D. Mgr. Hana Sezimová, Ph.D. Mgr. Ivona Horká


98

Vliv fragmentace lesního biotopu na společenstva nekrobiontních brouků (Silphidae, Leiodidae) Karolina Trombiková * [email protected]

Katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Fragmentace krajiny je jev, který působí na různé organismy odlišným způsobem. Podle současných výzkumů víme, že existují druhy živočichů i rostlin, kterým fragmentace krajiny vadí, jiným neškodí a neovlivňuje je a třetí skupina ji dokonce vyhledává. V případě poslední skupiny se jedná především o druhy vázané na raná stádia sukcese. Souvislý les je nepostradatelný pro udržení životaschopné populace u mnoha převážně lesních organismů. Pokud chceme porozumět, jak je biodiverzita ovlivněna urbanizací, musíme studovat odpovědi organismů na antropogenní disturbance1 a zároveň znát evoluční historii jednotlivých druhů zde se vyskytujících. U brouků čeledi Silphidae je dokázána silná vazba na lesní či bezlesní biotop2,3 druhy vázané na ekoton se nevyskytují - jsou tedy dobrým objektem posuzování vlivu fragmentace krajiny na populace. Předpokládáme, že izolované lesní fragmenty ovlivňují druhy se silnou preferencí lesního biotopu, zatímco u nelesních druhů by se měl tento vliv projevit minimálně. U čeledi Leiodidae není dostatečné množství informací o biotopových nárocích jednotlivých druhů a patří k celkově méně prozkoumané skupině nespecializovaných detritovorů. Kromě mršin se vyskytují i na jiných rozkládajících se organických zbytcích – na houbách, opadance a hnízdech obratlovců4. Cílem práce bylo stanovit zda a jak ovlivňuje fragmentace lesního biotopu společenstvo nekrobiontních brouků v zemědělské krajině Ostravska (Severní Morava, Česká republika).

2


Výzkum byl prováděn v okolí Ostravy-Poruby od 20.6. do 30.9. 2007. Použila jsem zemní pasti s návnadou (vepřové maso) kryté plechovými stříškami. Sběry jsem získala ze 7 různě velkých lesních fragmentů, na kterých jsem umístila vždy 3 pasti (celkem 21). Výběry probíhaly ve 20 denních intervalech. Ze zástupců čeledi Leiodidae byli determinováni pouze samci, u jedinců čeledi Silphidae obě pohlaví. Rozdíly mezi vzorky jsem hodnotila pomocí jednocestné ANOVY (R Version 2.8.0.), PCA analýzy (Canoco for Windows) a jiných klasických metod.

3

Výsledky a diskuse

Celkem bylo získáno 2217 dospělců mrchožroutovitých brouků (Silphidae) ze 7 druhů a 2215 samců čeledi Leiodidae (podčeleď Cholevinae) ze 13 druhů. Nejmenší počet jedinců brouků jsem odchytila v nejmenším lesním fragmentu, ale abundance brouků ve větších fragmentech nevykazovaly žádný vzrůstající trend. Celkem *

Vedoucí práce: RNDr. Petr Kočárek, Ph.D., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


100 Karolina Trombiková Vliv fragmentace lesního biotopu na nekrobiontní brouky jsem zjistila signifikantní rozdíly ve středních hodnotách abundancí u 6 druhů (Silphidae: O. thoracicum, N. interruptus, N. vespilloides; Leiodidae: Sciodrepoides fumatus, Sciodrepoides watsoni a Ptomaphagus sericatus). Všichni jmenovaní zástupci čeledi Silphidae a Sciodrepoides fumatus (Leiodidae) silně preferují lesní biotop2,4. Srovnání jednotlivých lokalit neprokázalo vliv velikosti či rozměrů lesního fragmentu na jednotlivé druhy. Pouze u menšího druhu hrobaříka N. vespilloides byl patrný vzrůstající trend v závislosti na ploše lesa (s výjimkou lokality D). PCA analýza neprokázala vazbu studovaných druhů k větším či malým fragmentům lesa, řada z nich inklinovala k menším lokalitám (F a G). Žádný druh nevykazoval vazbu na nejmenší fragment E ani na největší lesní lokalitu C. Tento poznatek může interpretovat tak, že na těchto lokalitách nebyly vhodné podmínky nebo se tam objevilo během výzkumu méně mršin. Brouci čeledi Silphidae jsou díky svým letových schopnostem (až 4km) zřejmě schopni přelétávat vzdálenosti mezi jednotlivými lesními fragmenty5 a efektivně tak využívat síť okolních lesů. Nejasné je to však u zástupců druhé čeledi (Leiodidae). Obecně se předpokládá, že se zmenšující se plochou lesa je negativně ovlivněna jak diverzita, tak abundance nekrobiontů6,7. Se změnami půdních poměrů jako je teplota a vlhkost se snižuje také míra využití mršin brouky8 a často dochází k narušení a zrychlení dekompozice. Překvapivě u nekrobiontních brouků v Ostravě nebyl prokázán vliv fragmentace lesního biotopu na jejich populace. Dosažené výsledky naznačují, že mrchožroutovití brouci s úzkou vazbou na lesní prostředí jsou schopni obsazovat i malé izolované lesní fragmenty (19000m2) a při vyhledávání zdroje potravy překonávat nezalesněné plochy.

4

Závěr

Nebyl zjištěn negativní vliv velikosti lesního fragmentu na společenstvo nekrobiontních brouků (Silphidae, Leiodidae) v Ostravě. Nekrobiontní brouci (Silphidae, Leiodidae) mají zřejmě řadu adaptací, které jim pomáhají najít mršinu i v na první pohled nevhodném prostředí a jsou tak jednou z mála skupin organismů, které nejsou silně dotčeny fragmentací biotopu. Pro lepší poznání ekologických nároků a případnou ochranu nekrobiontních brouků je nutné vlivy prostředí na jednotlivé populace dále studovat.

5

Použitá literatura 1. Grandchamp A.-C., Niemela J., Kotze J.: Urban Ecosyst 4, 321 (2000). 2. Růžička J.: Acta Soc. Zool. Bohem. 58, 67 (1994). 3. Kočárek P.: Biol Rhythm Res 32, 431 (2001). 4. Kočárek P.: Acta Soc. Zool. Bohem. 66, 37 (2002). 5. Petruška F.: Acta Univ. Pal. Olomuc., Fac. Rer. Nat. 16, 159 (1964). 6. Klein B. C.: Ecology 70, 1715 (1989). 7. Wolf J. M., Gibbs J. P.: Urban Ecosyst 7, 371 (2004). 8. Trumbo S. T., Bloch P. L.: J. Ins. Cons. 4, 245 (2000).

Biotopové preference svižníků rodu Cicindela na kališti Dolu František Michal Ryšán * [email protected]


1

Úvod

Ostravsko je vzhledem k rozsáhlé důlní činnosti ze značné části přetvořeno v průmyslovou krajinu. Vlivem této činnosti zde vzniklo mnoho nových lokalit a sukcesní vývoj krajiny v těchto lokalitách probíhá od samého začátku. Tyto podmínky mohou vytvořit vhodná stanoviště pro druhy, které tato stanoviště vyžadují, ale v přírodní krajině se vyskytují jen velice zřídka. Nově vzniklé biotopy se staly vyhledávanou lokalitou pro flóru a faunu, která preferuje iniciální sukcesí stádia, které jsou uměle vytvořena díky průmyslové činnosti. V případě této práce se jedná o brouky svižníky (podčeleď Cicindelinae). Na studované lokalitě byl zjištěn výskyt čtyř druhů svižníků Cicindela (Cilindera) germanica Linnaeus, 1758, Cicindela (Eugrapha) arenaria Füessly, 1775, Cicindela (Cicindela) hybrida Linneaus, 1758, Cicindela (Cicindela) campestris Linneaus, 1758. Tato práce je zaměřena na studium larev svižníků a jejich biotopových preferencích.

2


Na ploše kaliště bylo zvoleno 30 studijních ploch (mapa 1), kde byl proveden odběr vzorků a inventarizace plochy. Na výzkumných plochách o velikosti 50x50cm byl proveden odchyt larev. K vyhodnocení bylo použito následujících charakteristik prostředí: počet mravenců v okolí výzkumné plochy, nízká stromová etáž, střední stromová etáž, vysoká stromová etáž, pokryvnost plochy mechorosty, pokryvnost plochy travinami, pokryvnost plochy odumřelou rostlinnou složkou. Dále pak abiotické faktory prostředí: mocnost suchého horizontu a granulometricky získaná data o obsahu písku, prachu a jílu v substrátu i jeho průměrná hodnota D50. Pro statistické vyhodnocení substrátu bylo použito aplikace GRADISTAT 4.0. Pro statistické vyhodnocení vazeb mezi prostředním a svižníky bylo použito lineární regresní analýzy v programu EXCEL a RDA analýzy v CANOCO for Windows. (podrobnější popis metodického postupu je součástí diplomové práce)

3

Výsledky

Na celkem třiceti výzkumných plochách rozmístěných po ploše kaliště byla provedena inventarizace biotických i abiotických charakteristik. Celkem bylo pochytáno a určeno 185 larev z odhadovaných 441 kusů. Z toho bylo 14 určeno jako C. campestris, 83 jako C. hybrida, 40 jako C. germanica a 46 jako C. arenaria. V sumě odchycených larevh jsou přítomny larvy všech instarů. Na základě získaných dat z výzkumných ploch a ulovených larev byla provedena statistická analýza pro všechny druhy svižníků společně i pro jednotlivé druhy svižníků. Z výsledků analýz vyplývá pro všechny druhy svižníků závislost na potravě v okolí larev, na zrnitostním *

Vedoucí práce: RNDr. Petr Kočárek, PhD., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


102 Michal Ryšán Biotopové preference svižníků rodu Cicindela na kališti Dolu František složení substrátu a na vlhkosti substrátu, resp. hloubce pod povrchem ve které se nachází půdní vlhkost. Pro jednotlivé druhy bylo již využito obou způsobů hodnocení. Pro druh C. campestris je důležitý faktor potravy, druhé stromové etáže a substrátu, RDA analýza pak prokazuje závislost na nízké stromové etáži, vlhkosti substrátu a potravě. Druh C. hybrida vykazuje vazbu na potravu, vysokou stromovou etáž, prach a jíl, RDA pak potvrzuje důležitý vliv prachu a jílu i jeho průměrných hodnot a závislost na potravě. U druhu C. germanica byla prokázána závislost pouze na množství potravy v okolí výskytu larev, ale RDA analýza vyzdvihuje vliv vlhkosti substrátu, porostu mechů na povrchu substrátu a obsahu jílu v substrátu. Druh C. arenaria vykazuje při regresní analýze negativní vazbu s množstvím organických zbytků na substrátu a vlhkostí substrátu. RDA analýza pak zdůrazňuje vliv obsahu prachu a písku v substrátu. Vzájemné porovnání výskytu druhů mezi sebou prokazuje pozitivní závislost výskytu larev C. campestris a C. hybrida. Negativní závislost se pak objevuje mezi druhy C. hybrida a C. arenaria. V rámci průzkumu kaliště byly vytvořeny mapy výskytu všech druhů v měsíci červenci 2008.

4

Závěry

V rámci mé práce se podařilo prokázat vztahy mezi svižníky a biotickou i abiotickou složkou krajiny. V případě navázání na jinou práci s podobným obsahem bych doporučil pracovat ve větším počtu pracovníků a provést důkladnější odchyty larev na více výzkumných plochách. Dalším důležitým úkolem by bylo podrobné zmapování populační dynamiky dospělců svižníků. Vzhledem k neznalosti jejich populačního chodu jsou i do vyhodnocení nároků larev na prostředí vnášeny chyby.

5


Pro sestavení rozšířeného abstraktu nebylo použito žádných literárních zdrojů.

Mapa 1: Rozložení výzkumných ploch v prostoru kaliště „Castaldonovka“ v ku. Prostřední Suchá

Dravci Hlučínské pahorkatiny Patrik Molitor * [email protected]


1

Úvod

V letech 2006–2009 byl na území Hlučínské pahorkatiny prováděn výzkum populační hustoty dravců v hnízdním i mimohnízdním období roku. V ČR se populační hustotou v hnízdním i mimohnízdním období roku zabývá pouze několik málo autorů1-3. Aktuálnější průzkumy chybí. Jiný stav platí např. v Polsku4-6. Výzkum populační hustoty dravců v průběhu celého roku je v rámci ČR i Evropy ojedinělý.

2 2.1

Metody a přístupy k řešení Metodika výzkumu populační hustoty dravců v hnízdním období roku

Populační hustota dravců v hnízdním období byla zjišťována v letech 2006–2008 na ploše 100 km2 Hlučínské pahorkatiny. Lesy pokrývaly 28,5 % celkové rozlohy. V počátku hnízdní sezóny byly vyhledávány vyvýšené body terénu odkud byl pozorován tok dravců a daná místa byla zakreslována do ortofotomap v měřítku 1:10 000. Během celého roku pak byla vyhledávána hnízda dravců na dané ploše, která byla v průběhu hnízdní sezóny kontrolována. Populační hustota druhu v dané sezóně byla stanovena sumarizací počtu prokázaných a předpokládaných hnízdění příslušného druhu. Za prokázané hnízdění byl považován nález obsazeného hnízda, za předpokládané hnízdění záznamy toku a pravidelný výskyt páru. Celkově bylo provedeno 350 návštěv zájmového území, přičemž v terénu bylo stráveno více jak 1608 hodin. 2.2

Metodika výzkumu populační hustoty dravců mimo období hnízdění

Stanovení populační hustoty dravců mimo období hnízdění probíhalo od února roku 2006 do ledna roku 2009. Pro výzkum byla zvolena metoda pásového transektu. Pás o délce 10 km a šíři 0,6 km byl procházen jeho středem od srpna do března dané sezóny. Při pochodu o průměrné rychlosti 2,36 km/h byly zaznamenávány všechny druhy dravců včetně jejich aktivity a prostředí, ve kterém se v okamžiku pozorování nacházely. Pouze dravci, jenž se pohybovali ve směru chůze nebyli z možného zkreslení výsledků zapisováni. Celkem bylo získáno 123 snímků a doba strávená během sčítání činila přes 474 hodin.

3 3.3

Výsledky Hnízdní denzita dravců v letech 2006–2008

Celkem bylo zjištěno hnízdění 9 druhů dravců s průměrnou hnízdní denzitou: Pernis apivorus 4,3 p./100 km2, Haliaeetus albicilla 0,7 p./100 km2, Circus aeruginosus 17,7 p./100 km2, Circus pygargus 2,7 p./100 km2, Accipiter gentilis 12,0 p./100 km2, Accipiter nisus 10,3 p./100 km2, Buteo buteo 39,3 p./100 km2, Falco tinnunculus 20,0 p./100 km2 a Falco subbuteo 7,7 p./100 km2. U druhu Haliaeetus albicilla bylo hnízdění v letech 2007 a 2008 na základě toku předpokládáno, u zbylých druhů bylo hnízdění v každém roce prokázáno nálezem obsazeného hnízda. Dále byl zaznamenán výskyt druhů: Milvus

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. Bohumír Lojkásek, CSc., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


104 Patrik Molitor Dravci Hlučínské pahorkatiny migrans, Milvus milvus, Aquila pomarina, Pandion haliaetus, Falco vespertinus a Falco peregrinus. 3.4

Denzita dravců mimo období hnízdění

Celkově bylo zaznamenáno 14 druhů dravců: Pernis apivorus, Haliaeetus albicilla, Circus aeruginosus, Circus cyaneus, Circus macrourus, Circus pygargus, Accipiter gentilis, Accipiter nisus, Buteo buteo, Buteo lagopus, Aquila chrysaetos, Falco tinnunculus, Falco columbarius a Falco peregrinus a jeden poddruh: Buteo buteo vulpinus. Pouze druhy Buteo buteo a Falco tinnunculus dosahovaly vyšších početních stavů a jejich průměrná denzita činila – Buteo buteo 3,11 ex./km2, Falco tinnunculus 0,94 ex./km2. Denzita ostatních druhů se blížila nebo odpovídala nulové hodnotě.

4

Závěr

Celkově bylo zjištěno na území Hlučínské pahorkatiny 20 druhů dravých ptáků a 1 poddruh, což je 56 % druhů dravců dosud zjištěných v ČR7. Ojedinělé hnízdní denzity dosahovaly druhy Circus aeruginosus (17,7 p./100 km2), Accipiter gentilis (12,0 p./100 km2) a především Falco subbuteo (7,7 p./100 km2), jehož hnízdní hustota je v rámci ČR i Evropy ojedinělá8. V porovnání s jinými částmi ČR2-3 bylo zjištěno v mimohnízdním období roku největší kvalitativní zastoupení druhů vůbec. Výjimečné je zaregistrování druhů Circus macrourus a Aquila chrysaetos a poddruhu Buteo buteo vulpinus, jejichž pozorování v ČR bylo schváleno FK ČSO. Průměrná denzita druhu Buteo buteo (3,11 ex./km2) dosahovala spíše vyšších hodnot než v jiných místech ČR2-3 a Evropy6. Práce by měla sloužit jako jeden z podkladů pro vyhlášení nového ptačího území IBA v ČR a jako základ možné disertační práce.

Reference 1. SUCHÝ, O.: Zprávy MOS 47, 93 (1989). 2. VOŘÍŠEK, P.: Sb. Východočeské pob. ČSO Pardubice 8, 49 (1986). 3. ŠÁLEK, M.: Buteo 3, 47 (1988). 4. KWIECIŃSKI, Z., MIZERA, T.: Notatki Ornitologiczne, 47, 230 (2006). 5. GRYZ, J., KRAUZE, D., GOSZCZYŃSKI, J.: Notatki Ornitologiczne, 47, 43 (2006). 6. WUCZYŃSKI, A.: Buteo 13, 11 (2003). 7. HUDEC, K., ŠŤASTNÝ, K., HUDEC, K. et al.: Fauna ČR. Ptáci II/1, 2. Academia, Praha, 2005. 8. ŠŤASTNÝ, K., BEJČEK, V., HUDEC, K.: Atlas hnízdního rozšíření ptáků v České republice 2001–2003. Aventinum, Praha, 2006.

Využití Amesova testu pro detekci mutagenity jemnozrnných frikčních materiálů Jana Sedláčková * [email protected]


1

Úvod

Třecí materiály automobilových brzdových obložení jsou považovány za jednu z klíčových komponent určujících celkovou výkonnost vozidla1. Z hlediska ochrany prostředí a zdraví lidí jsou důležité hlavně geometrické vlastnosti a morfologie částic pocházející z opotřebovaných brzdových materiálů2. Zákaz používání azbestových vláken, u nichž byla prokázána karcinogenita, byl hlavním důvodem, který donutil výrobu hledat pro brzdová obložení nové materiály. Azbestová vlákna jsou nahrazena vlákny skleněnými a vlákny z minerální plsti. Tyto materiály musí splňovat požadované technické parametry a současně by měly být nezávadné z hlediska kontaminace prostředí látkami zdravotně rizikovými. U skleněných vláken bylo např. zjištěno, že vyvolávají dermatitidu3. Jejich další potenciální negativní biologické účinky jsou intenzivně studovány. Cílem práce bylo posoudit, zda prach vznikající otěrem čtyř typů brzdných destiček z materiálů: Debris, Resins, Jurid a Ferodo představuje riziko kontaminace prostředí mutageny.

2


Amesův test byl vyvinut v roce 1971 B. N. Amesem jako rychlý a levný způsob orientačního zhodnocení potenciálního efektu chemických látek. Využívá auxotrofní mutantní indikátorové kmeny Salmonella typhimurium His-, které byly odvozeny od standardního kmene Salmonella typhimurium LT 2 a liší se umístěním mutace v některé z oblastí kódujících biosyntézu histidinu. Následkem této mutace nejsou auxotrofní indikátorové kmeny schopny syntetizovat aminokyselinu histidin a vyžadují jeho přidání do kultivačního média4. Test umožňuje detekci mutagenů, které indukují přímé nebo supresorové zpětné mutace – reverze, což se projeví návratem auxotrofního kmene k protrofii, tj. ke schopnosti syntetizovat histidin5. V této studii byly použity bakteriální kmeny TA98 umožňující detekci posunových (frameshift) mutací a TA100 detekující záměnové (substituční) mutace. Metodika byla upravena dle Mortelmanse et al.6. Ke statistickému hodnocení výsledků byl použit software SALM od autorů K. J. Riska a B. H. Margolina.

3


Mutagenní aktivita byla hodnocena u 4 vzorků (frikční kompozity) Debris, Resins, Jurid a Ferodo. Testy byly prováděny na kmenech TA98 a TA100 v obou variantách s i bez metabolické aktivace in vitro.

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. Kateřina Malachová, CSc., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


106 Jana Sedláčková Využití Amesova testu pro detekci jemnozrnných frikčních materiálů Vzorky Debris a Resins byly v obou variantách Amesova testu negativní. Vzorky Jurid a Ferodo indukovaly mutagenitu v testech s metabolickou aktivací na kmeni TA98. V případě vzorku Jurid i Ferodo bylo zjištěno 2násobné zvýšení revertujících kolonií oproti kontrole. Na základě statistického hodnocení se jedná o nepřímé frameshift mutageny. TA98 TA100 Vzorek S9S9+ S9S9+ Debris Resins Jurid Ferodo

-

+ +

-

-

Tab. 1. Srovnání mutagenní aktivity jednotlivých testovaných látek na kmenech TA98 a TA100. Pozn. - negativní, + pozitivní

4

Závěry

Studie je součásti projektu GAČR 106/07/1436 „Frikční materiály na bázi polymerů s obsahem kovů a jejich vliv na životní prostředí“. Na základě získaných výsledků lze tedy materiály Jurid a Ferodo považovat za potenciálně mutagenní. Vzhledem k tomu, že prachové částice vznikající otěrem při brzdění mají velikost ultrajemného prachu, je zdravotní riziko potencováno i skutečností, že se ho organismy obtížně zbavují. V jejich tělech se tak prodlužuje doba kontaktu mutagenu s DNA. Další zdravotní efekt jako dráždivost sliznice a vznik zánětu v plicní tkáni je studován ve spolupráci s pracovištěm pracovního lékařství zdravotního ústavu v Ostravě.

5

Použitá literatura 1. Kim, Y. Ch., et al: The effect of phenolic resin, potassium titanate, and CNSL on the tribological properties of brake friction materials. Wear. 264 (3-4) s. 204-210 (2008). 2. Mosleh, M., et al., D: Characteristics and morphology of wear particles from laboratory testing of disk brake materials. Wear 256 (11-12), s. 1128-1134 (2004). 3. Hoet, P. H. M., Brüske-Hohlfeld, I., Salata, O. V: Nanoparticles – known and unknown health risks. Journal of Nanobiotechnology 2 (12), s. 1-15 (2004). 4. Ames, B. N., Lee, F. D., Durston, W. E: An Improved Bacterial Test System for the Detection and Classification of Mutagens and Carcinogens. PNAS USA 70 (3), s. 782-786 (1973). 5. Malachová, K. Mutagenita a karcinogenita kontaminant životního prostředí. Ostrava: Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity, 1993. 6. Mortelmans, K., Zeiger, E. The Ames Salmonella/microsome mutagenicity assay. Mutation Research. 455, s. 29-60 (2000).

Taxocenózy brouků vázaných na mechy jedlobukových porostů Michal Plátek * [email protected]


1

Úvod

Tato práce se zabývá vlivem mechových porostů na složení taxocenóz epigeických brouků v jedlobukových porostech. Tyto biotopy sice nejsou typické výskytem souvislých mechových polštářů, přesto se zde mechové porosty nacházejí na padlých, tlejících kmenech a kamenech a jako epifyty na stromech1. Mechové patro se specifickými podmínkami (hlavně schopnost zadržet vodu2) ovlivňuje výskyt, abundanci a druhové složení bezobratlých. Řada členovců zde hledá úkryt před nepříznivými podmínkami, nebo vyhledávají toto prostředí k rozmnožování3. Jiní zde hledají kořist nebo se mechy živí (bryofágie)3. Cílem práce je porovnat tyto mechové stanoviště s nemechovými a zjistit, zda a proč je zkoumané druhy preferují.

2

Metodika, charakteristika stanoviště

Sběr epigeických brouků byl prováděn v roce 2008 v období od 18. 6. do 19. 10. pomocí zemních pastí na lokalitě NPR Razula. Pasti byly vyrobeny ze skleňené láhve o objemu 0, 75 l, které byly trvale zapuštěny v zemi. Do nich byl umístěn kelímek o objemu 0, 25 l, který se dal při každém odběru vyjmout a odchycený epigon mohl být přelet do sběrných lahviček. Jako fixační médium bylo použito roztoku vody a kuchyňské soli. Pasti byly vybírány pravidelně v intervalu 14 dnů. Zkoumaná lokalita, NPR Razula je charakterizována jako květnatá karpatská bučina asociace Dentario glandulosae-Fagetum, resp. květnatá bučina s kyčelnicí devítilistou Dentario enneaphylli- Fagetum4. Nachází se ve východní části ČR v obci Velké Karlovice v CHKO Beskydy, pohoří Javorníky v nadmořské výšce 660-812 m n. m. Jednotlivé pasti (celkem 12 kusů) byly zakopány po 4 kusech do třech mikrobiotopů – mikrobiotop hrabanky bez mechorostů, mikrobiotop hrabanky pod patami buků porostlé epifytickými mechy (druhy: Frullania dilatata, Homalia trichomanoides, Neckera crispa, N. pennata, Orthotrichum pallens, Pseudoleskeella nervosa) a mikrobiotopu padlých kmenů, porostlé mechy (druhy: Cephalozia bicuspidata, C. catenulata, C. lunulifolia, Herzogiella seligeri, Nowelia curvifolia, Riccardia latifrons, R. palmata, Tetraphis pellucida). Rozdíly mezi mikrobiotopy byly hodnoceny pomocí abundance, dominance a pomocí numerických klasifikačních metod – ordinační, gradientová analýza (PCA) a shluková analýza.

3

Výsledky

Bylo odchyceno 1418 jedinců náležících k 61 druhům z 10 čeledí. Srovnáním abundance všech jedinců se jednotlivé mikrohabitaty nelišily, při bližší analýze jednotlivých čeledí se ukázalo, že většina čeledí (Staphylinidae, Silphidae, Leiodidae, Geotrupidae) má nejvyšší abundanci v mikrobiotopu padlých kmenů s mechorosty. Celkově se zde nachází i nejvíce druhů. Naopak nejnižší abundance v tomto mikrobiotopu mají zástupci nejpočetnější *

Vedoucí práce: Mgr. Pavel Drozd, PhD., Katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


108 Michal Plátek Taxocenózy brouků vázaných na mechy jedlobukových porostů čeleďi Carabidae, dále také Curculionidae. Tyto skupiny jsou nejhojnější v mikrobiotopu hrabanky bez mechorostů. S mikrobiotopy padlých kmenů porostlé mechy, které dle PCA analýzy vytvořily shluk nejvíce korelují vlhkomilné druhy5 Pterostichus unctulatus, Carabus linnei, Thalassophilus longicornis, Pterostichus nigrita, což právě souvisí s vysokou vlhkostí tohoto mikrobiotopu. Stejné preference vykazuje také většina drobných drabčíkovitých podčeledi Aleocharinae a Tachyporinae, které jsou taktéž hygrofilní6, 7. Další silně korelující čeledi jsou nekrofágní Leiodidae a Silphidae, u kterých je ale preference způsobena pravděpodobně častějším výskytem uhynulých drobných obratlovců v pastech. U druhu čeledi Silphidae, Nicrophorus vespilloides může ale být preference také vysvětlena vázaností jeho rozmnožování na mechy (Sphagnum spp)8.

4

Závěry

Práce je součástí grantového projektu - Hostitelská specializace a druhová diverzita bryofágního hmyzu – analýza klíčových faktorů (GAČR GA206/07/0811). Přináší nové informace o preferencích brouků vázaných na mechová stanoviště v prostředí, které není typické vysokou pokryvností mechů, ale sleduje vázanost brouků na mikrobiotopy uvnitř biotopu horského jedlobukového pralesa. Přestože dílčí analýzy podané v této práci ukazují zajímavé vazby, pro přesnější výsledky mikrohabitatové preference a jejího zdůvodnění bude nutný další výzkum s použitím složitějšího experimentálního designu a také jiných odchytových metod (např. prosev hrabanky, individuální sběr, použití fotoeklektorů aj.). 5

Použitá literatura 1. Chytrý M., Kučera T., Kočí M., 2001: Katalog biotopů České republiky. Agentura ochrany přírody a krajiny, Praha, 304 pp 2. Plášek V., 2005: Základy bryologie (systém, fylogeneze a ekologie mechorostů). Ostravská univerzita, Ostrava. ISBN 80-7368-095-5. 3. Gerson U., 1982: Bryophytes and Invertebrates. In: Smith A. J. E., Bryophyte Ecology. Chapman & Hall, London, pp. 291-332. 4. Neuhäuslová, Z. et al. 2001. Mapa potenciální přirozené vegetace České republiky. Scientia, Praha. ISBN 80-200-0687-7 5. Hůrka, K., 1996: Carabidae České a Slovenské republiky. Kabourek, Zlín, ISSN 80-901466-2-7. 6. Boháč, J. 1999: Staphylinid beetles as bioindicators. Agriculture Ecosyst. and Envir., 74: 357-372. 7. Smetana, A., 1958: Drabčíkovití - Staphylinidae I. Staphylininae. (The rove beetles - Staphylinidae I. Staphylininae). Fauna ČSR 12. - NČSAV, Praha, 437 pp. 8. Beninger, C. W. & Peck, S. B. 1992. Temporal and spatial patterns of resource use among Nicrophorus carrion beetles (Coleoptera: Silphidae) in a Sphagnum bog and adjacent forest near Ottawa, Canada. Canadian - Entomologist 124(1): 79-86. ISSN 0008-347X

Strukturní charakteristika přirozeně se vyskytujících vazebných sekvencí nádorového supresoru p53 Monika Hermanová * [email protected]


1 Úvod Protein p53 je důležitý transkripční faktor, který indukuje zastavení buněčného cyklu nebo apoptózu jako odpověď na onkogenní transformaci nebo poškození DNA1. Správná funkce p53 je zásadní pro normální vývoj buňky, inaktivace tohoto proteinu vede ke vzniku nádorových onemocnění2. Pro funkci p53 je velmi důležitá jeho interakce s DNA. Protein p53 se váže na DNA jak sekvenčně-specificky, tak sekvenčně-nespecificky. Při sekvenčně-specifické vazbě dochází k vazbě na konsensní vazebné místo (p53CON), zatímco vazebné místo při sekvenčně-nespecifické vazbě neobsahuje p53CON a důležitou roli zde hraje nadšroubovicové vinutí2. Lokální otevřené struktury stabilizované nadšroubovicovým vinutím jsou jedním z pravděpodobných míst pro sekvenčněnespecifickou vazbu nádorového supresoru p533. Mezi struktury odlišné od B-DNA můžeme zařadit například křížové struktury, levotočivou DNA, triplexy nebo kvadruplexy. Cílem této práce je analyzovat sekvence s vysokou vazebnou afinitou k nádorovému supresoru p53 získané imunoprecipitačními postupy z lidské DNA. Protein p53 se váže na tyto sekvence, přestože neobsahují konsensní vazebné místo pro p53; je tedy očekávána přítomnost lokálních otevřených struktur v daných sekvencích.

2 Metody a přístupy k řešení Ke studiu sekvencí byly použity chemické (komplex oxidu osmičelého s 2,2´bipyridinem) a enzymatické (nukleáza S1) strukturní sondy, které umožní určit místo, kde se nachází případná struktura odlišná od B-DNA. Nukleáza S1 štěpí DNA v úsecích s víceméně jednořetězcovým charakterem4; toto štěpení probíhá při pH 4,5 a v přítomnosti zinečnatých iontů. Po štěpení nukleázou S1 byly plasmidy obsahující studované sekvence převedeny do lineárního stavu restrikčními endonukleázami. Komplex Os,bipy, který umožňuje studium struktury DNA i při podmínkách, které nejsou vhodné pro nukleázu S1, označí lokální otevřenou strukturu a při odstranění nadšroubovicového vinutí zabrání vytvoření pravidelné B-DNA, čímž zanechá tento úsek DNA přístupný pro působení nukleázy S1. Po modifikaci komlexem Os,bipy byly plasmidy štěpeny restrikčními endonukleázami a poté nukleázou S1. Výsledky byly detegovány na agarózovém gelu.

3 Výsledky Štěpení nukleázou S1 ukázalo přítomnost struktury odlišné od B-DNA. K detailnější studii byl u vybraných sekvencí použit komplex Os,bipy. Modifikace tímto komplexem s následným štěpením restrikční endonukleázou a nukleázou S1 ukázala přítomnost lokální otevřené struktury v plasmidech 90-64 a 90-75. Jedno z možných míst výskytu struktury odlišné od B-DNA se u plasmidu 90-75 nachází okolo 190. páru bází daného insertu a je *

Vedoucí práce: RNDr. Petr Pečinka, CSc., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


110 Monika Hermanová Strukturní charakteristika vazebných sekvencí proteinu p53 relativně bohaté na thymin, což odpovídá skutečnosti, že v jednořetězcové DNA Os,bipy reaguje nejvíce s thyminem5. Studována byla také závislost vytvoření struktury na pH. Bylo zjištěno, že lokální otevřená struktura je přítomna v rozmezí pH 5,5-7,5 s optimem při pH 6,0.

4 Závěry V plasmidech 90-64 a 90-75 se s největší pravděpodobností nachází struktury odlišné od B-DNA, což by znamenalo potvrzení možnosti vazby proteinu p53 na lidskou DNA na základě struktury DNA indukované nadšroubovicovým vinutím3. Pro přesnější určení místa, kde se nachází struktura odlišná od B-DNA, bude v další práci nutné použít další restrikční endonukleázy. Dále bude nutné zjistit detailnější závislost na pH a závislost na přítomnosti iontů (např. Zn2+, Mg2+, Ca2+, Mn2+), které mohou mít vliv na vytvoření lokální otevřené struktury. Tato práce byla součástí projektu GAAV ČR: IAA500040701: Interakce standardního a mutantních proteinů p53 s poškozenou DNA a jejich význam při odpovědi na protinádorovou chemoterapii.

5 Použitá literatura 1. Jagelská Eva B., Brázda Václav, Pečinka Petr, Paleček Emil, Fojta Miroslav. DNA topology influences p53 sequence-specific DNA binding through structural transitions within the target sites. Biochem. J., 412, 57–63 (2008) 2. Brázda Václav, Paleček Emil. Nádorový supresorový protein p53 a jeho interakce s DNA. Biologické listy, 64(3), 161-184 (1999) 3. Paleček Emil, Vlk Daniel, Staňková Veronika, Brázda Václav, Vojtěšek Bořivoj, Hupp Tedd R, Schaper Achim, Jovin Thomas M. Tumor suppressor protein p53 binds preferentially to supercoiled DNA. Oncogene, 15, 2201 – 2209 (1997) 4. Paleček Emil. Local Supercoil-Stabilized DNA Structures. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 26(2), 151-226 (1991) 5. Jelen F., Karlovský P., Makaturová E., Pečinka P., Paleček E. Osmium Tetroxide Reactivity of DNA Bases in Nucleotide Sequencing and Probing of DNA Structure. General Physiology and Biophysics, 10, 461-473 (1991)

Kontaktní testy toxicity v hodnocení kontaminant životního prostředí Jana Vašíčková

*

[email protected]


1

Úvod

Studie se zaměřuje na možnost využití kontaktního testu akutní toxicity s Eisenia foetida, jako nástroje pro hodnocení toxicity půdních polutantů. Test akutní toxicity byl nově rozšířen o biochemický parametr - aktivita enzymu acetylcholinesterázy (AChE). Aktivitu tohoto enzymu, který se nachází v nervovém systému živočichů, inhibují určité skupiny látek. Mezi pozitivně otestované látky u půdních bezobratlých patří organofosfátové a karbamátové pesticidy. Proto lze stanovení inhibice AChE použít jako biomarker expozice organismu těmto sloučeninám. V rámci práce byly sledovány toxické účinky komerčně používaného insekticidu a dvou typů kontaminovaných substrátů na přežívání a aktivitu acetylcholinesterázy u žížaly Eisenia foetida. Testovaným insekticidem byl přípravek na hubení škůdců zemědělských plodin Nurelle D. Jeho účinnou látkou je chlorpyrifos. Akutní toxicita byla stanovena jako LC50 a současně byla sledována také závislost aktivity enzymu acetylcholinesterázy na koncentraci a délce expozice. Prvním testovaným substrátem byly čistírenské kaly pocházející z ÚČOV v Ostravě-Přívoze. U vzorků byl chemickou analýzou zjišťován obsah PCB, PAU, těžkých kovů, OCP a EOX. Druhým substrátem byl vzorek půdy odebraný z koryta řeky Chrastavy z povodí Lužické Nisy. V tomto úseku vodního toku bylo předpokládané znečištění odpadními vodami z města Liberce. Žížaly byly exponovány oběma substrátům v testu akutní toxicity. Následně bylo provedeno stanovení aktivity enzymu AChE.

2

Metodika

Testy akutní toxicity byly provedeny podle metodiky OECD Guideline 2071, kde je indikátorovým organismem žížala Eisenia foetida. Principem testu je expozice žížal různým koncentracím chemické látky v uměle kontaminované půdě. Substrátem je tzv. artificiální půda, jedná se o směs křemenného písku (70%), kaolínového jílu (20%) a rašeliny (10%). Pesticid Nurelle D byl aplikován do artificiální půdy v podobě roztoku, koncentrace látky jsou udávány v mg chlorpyrifos kg-1 suché půdy. Testy probíhají po dobu 14 dnů, mortalita je hodnocena na konci testu. Pro potřeby testování čistírenských kalů a vzorku reálné půdy byla metodika testů akutní toxicity modifikována. Substrátem byl v tomto testu vzorek čistírenského kalu smíchaný s artificiální půdou. Tímto způsobem byla připravena koncentrační řada vzorku kalu. V testu s reálnou půdou nebyla připravena koncentrační řada vzorku, neboť se předpokládala její nízká toxicita. Do každé nádoby bylo naváženo definované množství testovaného vzorku půdy. Kontrolní vzorky ve všech testech obsahovaly nekontaminovanou artificiální půdu.

*

Vedoucí práce: doc. RNDr. Kateřina Malachová, CSc., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


112 Jana Vašíčková Kontaktní testy toxicity v hodnocení kontaminant životního prostředí U žížal přeživších v testu akutní toxicity bylo provedeno stanovení aktivity enzymu acetylcholinesterázy. Prvních 10 segmentů bylo homogenizováno. Supernatant získaný centrifugací byl zamražen při -70°C do doby dalších analýz. Stanovení koncentrace proteinů bylo provedeno metodou Bradfordové2. Aktivita enzymu AChE byla stanovena spektrofotometricky podle metodiky Ellman et al.3.

3

Výsledky

Výsledky testů akutní toxicity s pesticidem Nurelle D prokázaly, že s rostoucí koncentrací testované látky došlo ke zvýšení mortality. Koncentrace chlorpyrifos způsobující úhyn 50% jedinců byla stanovena na 114 mg.kg-1. V testu s čistírenskými kaly byla prokázána závislost nárustu mortality na zvyšující se koncentrací kalu ve vzorku. Při nejvyšším obsahu kalu byla zaznamenána 100% úmrtnost. Na testovacím organismu byl pozorován při nižších koncentracích kalu ve vzorku stimulační účinek způsobený vysokým obsahem nutrietů v kalech. V testu se vzorkem půdy nebyla zaznamenána žádná úmrtnost, vzorek zeminy nevykazoval toxicitu. Test akutní toxicity byl použit také na sledování rychlosti přirozené degradace čistírenských kalů. Hodnocení bylo zopakováno na stejných vzorcích po 3 a 4 měsících. Ukázalo se, že ve srovnání s předchozími výsledky došlo k poklesu biologické toxicity. Aktivita enzymu AChE po expozici žížal pesticidem vykazovala významný inhibiční efekt již při testované koncentraci 25 mg.kg-1. Bylo prokázáno, že nárust inhibice se zvyšuje se délkou expozice i se zvětšující se koncentrací pesticidu ve vzorku. V experimentu s čistírenskými kaly a vzorkem reálné půdy nebyla inhibice enzymu průkazná. Obsah organofosfátových insekticidů v testovaných vzorcích proto nebyl prokázán.

4

Závěr

Z výsledků testu akutní toxicity vyplynulo, že indikátorový organismus, žížala Eisenia foetida citlivě reagovala na zvyšující se koncentraci pesticidů i čistírenských kalů ve vzorku. Tento experiment prokázal, že kontaktní test je vhodný pro doplnění informací při posuzování vlivu polutantů na půdní organismy. Bylo ověřeno, že test akutní toxicity je využitelný také pro sledování efektivity biodegradace substrátu. Na modelové látce insekticidu Nurelle D bylo potvrzeno, že organofosfátové pesticidy způsobují inhibici enzymu acetylcholinesterázy. Tento biomarker je citlivým indikátorem expozice organismů organofosfátovými insekticidy a lze jej využít i na organismu Eisenia foetida.

5

Reference

1. OECD Guideline for Testing of Chemicals No. 207: Earthworm, acute toxicity tests (1984). 2. Bradford M. M.: Anal. Biochem. 72, 248 (1976). 3. Ellman G.L., Courtenay K.D., Valentino A.J., Featherstone E.M.: Biochem. Pharmacol. 7, 88 (1961).

Ekologické aspekty výskytu epifytických mechorostů na case study Černé Ostravice Markéta Pasečná * [email protected]


1

Úvod

Tato studie se zabývá výzkumem epifytických mechorostů v povodí Černé Ostravice, které dosud nebylo předmětem systematického výzkumu. Ani renomovaní autoři1 neuvádějí vyčerpávající seznam epifytů vyskytujících se na lokalitě. Proto byl v této oblasti prováděn výzkum ekologických charakteristik epifytických mechorostů stejně jako jejich inventarizace. Cílem tohoto výzkumu je porovnání ekologických a chorologických dat jednotlivých druhů epifytických mechorostů v povodí Černé Ostravice za účelem ověření výsledků dosavadních výzkumů v této lokalitě a ověření dosavadní metodiky, ev. navržení změn pro další výzkumy.

2


Tato práce hodnotí ekologické aspekty výskytu epifytických mechorostů. Některé metody vyhodnocování dat patří mezi standardně využívané. Nově využívanou metodou představuje hodnocení expozice jednotlivých mechorostů podle lokalit a nikoli pouze podle druhů, jak tomu bylo dosud. Dalším novým přístupem je hodnocení inklinace v souvislosti s plochou pokryvu mechorostu. Naopak mezi standardní metody patří mapování pomocí zařízení GPS, hodnocení výskytu na forofytech, hodnocení vertikální distribuce na forofytu, hodnocení inklinace a využívání semikvantitativních stupnic k hodnocení míry vlhkosti a zástinu. Všechny tyto charakteristiky jsou vyhodnoceny i graficky, pomocí skládaných sloupcových grafů, grafů paprskových a boxplotů vytvořených pomocí programů Excel a Instant+. Lokality výskytu byly hodnoceny pomocí kartodiagramu vytvořeného pomocí programu CorelDraw.

3

Přínos práce

Studie uvádí v povodí Černé Ostravice, kromě zaznamenání zcela nového druhu Orthotrichum moravicum,2 výskyt druhů Orthotrichum affine, O. obtusifolium, O. pallens, O. pumilum, O. speciosum, O. stramineum, Ulota bruchii a U. crispa. Potvrzuje výsledky zahraničních i českých studií hovořící o ekologických aspektech výskytu mechorostů v dané lokalitě. Dále např. potvrzuje výskyt mechorostů převážně na listnatých dřevinách.3,4 Uvádí rovněž vertikální distribuci na kmenech forofytů od 60 do 300 cm nad zemí.5 Expozice je hodnocena jako orientace směrem od zapojeného lesního porostu.6 Nejčastější inklinace byla vertikální, dále pak šikmá a horizontální, avšak pokryv mechorostů v poloze horizontální byl řádově menší než pokryv v ostatních inklinacích. Preferovaný zástin byl střední a změny v metodice jeho hodnocení uvádí Závěry.

*

Vedoucí práce: RNDr. Vítězslav Plášek, Ph.D., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


Markéta Pasečná Ekologické aspekty výskytu epifytických mechorostů na Černé Ostravici

4

Závěry

Studie v zásadě potvrzuje dřívější studie i s použitím méně tradičních postupů zpracování dat. Doporučení pro budoucí výzkum lze spatřovat především v úpravě metodiky výzkumu. Expozici je vhodnější hodnotit v rámci lokalit, na rozdíl od hodnocení expozice jednotlivých druhů. Hodnocení inklinace by bylo vhodné uvést do souvislosti s plochou pokryvu mechorostu, a takto potvrdit či vyvrátit výsledky této studie, jelikož se dosud nepodařilo vyhledat studii, která by data obdobně hodnotila. Dále by bylo vhodné v dalších studiích hodnotit zástin pomocí exaktnějších přístupů, než je hodnocení semikvantitativní stupnicí (například měřením fotosynteticky aktivního záření pomocí FAR metru). Pro další práci bych ráda využila k bryologickým výzkumům, krom výše uvedených změn metodiky, i nový přístup hodnocení plochy pokryvu epifytických mechorostů. Tuto proměnnou bylo dosud možné hodnotit pouze velice obtížně vzhledem k velkým výškám, kterých dřeviny často dosahují. Proto navrhuji hodnotit plochu pokryvu při lesnických pracích. Tedy nejprve hodnotit pokryv na dřevině odhadem a posléze provést zpřesňující odhad pokryvu na pokácené dřevině (ev. provést přesný odečet). Oboje data následně porovnat, rozdíl hodnotit a vyvodit závěry směrem k vyššímu či nižšímu výskytu epifytů v koruně forofytu, která je jiným způsobem pro výzkum prakticky nedostupná.

Reference 1. DUDA J. & DUDA J.: Čas. Slez. Muz. Opava (A). 57, 185-187. (2008). 2. PLÁŠEK V., SAWICKI J., TRÁVNÍČKOVÁ V. & PASEČNÁ M.: The Bryologist. 112 (2), (2009). 3. VONDRÁČEK M.: Revize a rozšíření druhů rodů Orthotrichum HEDW. V České a Slovenské republice (Musci). Západočeské muzeum, Plzeň 1993. 4. VONDRÁČEK M.: Revize a rozšíření druhů rodů Ulota Brid. A Zygodon Hook. et Tayl. v České a Slovenské republice (Orthotrichaceae – Musci). Západočeské muzeum, Plzeň 1994. 5. SZÖVÉNYI P., HOCK ZS. & TÓTH Z.: Journal of bryology. 26 (2), 137-146 (2004). 6. PLÁŠEK V. & POKLEMBOVÁ P.: Čas. Slez. Muz. Opava (A). 57, 155-163 (2008).

Rovnokřídlý hmyz (Orthoptera) štěrkových náplavů řeky Morávky Kateřina Knůrová * [email protected]


1

Úvod

Řeka Morávka je jedním z mála podhorských toků v České republice, který má zachovalou dynamiku tvorby a zániku štěrkových lavic. Tyto štěrkové lavice hostí unikátní a v současnosti velmi ohroženou faunu bezobratlých vč. rovnokřídlého hmyzu. Fauna rovnokřídlého hmyzu byla monitorována na úseku toku řeky Morávky mezi obcemi Vyšní a Nižní Lhoty v rámci NPP Skalická Morávka. V průběhu dvou sezón byl prováděn monitoring výskytu rovnokřídlého hmyzu na vybraných štěrkových lavicích různého stáří (sukcese), různé výšky nad hladinou, různého vegetačního krytu a různé vzdálenosti od koryta řeky. Cílem bylo zjistit a zaznamenat složení společenstev rovnokřídlého hmyzu na různých lavicích, vzájemně je porovnat a pokusit se definovat proměnné ovlivňující formování společenstev.

2


V NPP Skalická Morávka bylo vybráno osm lavic tak, aby reprezentovaly různá sukcesní stadia (stáří) lavic, různou velikost a abiotickou i biotickou strukturu lavic. Na každé lavici byla provedena fotodokumentace a zaznamenány její základní charakteristiky – 1. velikost (plocha, šířka, délka), 2. výška nad hladinou řeky (v metrech), 3. zarostení vegetací (% zárustu lavice vegetací z celkové plochy lavice), 4. průměrná výška vegetace (v metrech), 5. maximální výška vegetace (v metrech), 6. charakter vegetace (mechy/ traviny/ byliny/ keře). Sběr hmyzu byl prováděn metodou smýkání nízké vegetace pomocí entomologické síťky a selektivním lovem. Smýkání bylo prováděno na každé lavici po dobu 15 minut. Každá lavice byla procházena z jednoho konce na druhý v transektech. Sběr probíhal ve dvou navazujících sezónách v roce 2007 a 2008. Determinace jedinců probíhala v laboratoři v zimním období. Jedinci byli vypreparováni na sucho na entomologické špendlíky a každý jedinec byl označen štítkem s datem sběru, místem sběru a číslem lokality. Vazby druhů na charakteristiky prostředí byly vyhodnoceny v programu CANOCO.

3

Závěry

V průběhu průzkumu byl na štěrkových lavicích řeky Morávky zaznamenán výskyt 11 druhů rovnokřídlého hmyzu: 1 druh kobylky (Phaneroptera falcata) a 10 druhů sarančí (Chorthippus biguttulus, Ch. brunneus, Ch. dorsatus, Ch. paralellus, Ch. pullus, Oedipoda caerulescens, Sphingonotus caerulans, Tetrix subulata, T. tenuicornis, T. tuerki). Chorthippus paralellus byl odchycen až během druhé sezóny. Jedná se o eurytopní druh hojně se vyskytující v nelesních stanovištích1. Nejhojnějšími druhy byly Chorthippus *

Vedoucí práce: RNDr. Petr Kočárek, Ph.D.., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


116 Kateřina Knůrová Rovnokřídlý hmyz (Otrhoptera) štěrkových náplavů řeky Morávky biguttulus a Chorthippus brunneus. Jedná se o druhy hojné na celém území ČR2. Nejvýznamnější druhy z hlediska vazby na nezarostlé štěrkové lavice jsou Tetrix tuerki a Chorthippus pullus. Oby tyto druhy jsou uvedeny na červeném seznamu ohrožených druhů bezobratlých ČR3. Ch. pullus byl pozorován v poměrně hojném počtu. Během dvou sezón bylo odchyceno celkem 43 jedinců tohoto druhu. Převážná většina jedinců byla odchycena během druhé sezóny, kdy byl výskyt monitorován na více stanovištích. Ch. pullus byl odchycen také na nově vzniklém stanovišti, což může svědčit o dobrých podmínkách pro šíření tohoto druhu v této oblasti, i když patří mezi druhy stenotopní s vysokými nároky na teplo, vlhkost a vyskytující se pouze na územích se štěrkovým povrchem4. T. tuerki je v této oblasti vzácnější, bylo odchyceno celkem 23 jedinců, z toho převážná většina během první sezóny sběru. Na rozdíl od Holuši (1995)5, který uvádí, že se tento druh vyskytuje na stanovištích s maximální pokryvností do 30%, jsem tento druh nalezla na lokalitách s pokryvností nad 60%. Jedinci se však vyskytovali na méně zarostlých částech lokalit. Mezi stenotopní druhy patří, kromě Ch. pullus a T. tuerki, také Oedipoda caerulescens a Sphingonotus caerulans6. Oba tyto druhy, řazené Müllerem (1999)4 mezi xerofilní a termofilní druhy, se vyskytovaly na lokalitách s průměrným zárustem nad 60%, na méně zarostlých částech a ve větší vzdálenosti od řeky. I když je Chorthippus dorsatus uváděn jako druh v ČR hojný2, v oblasti Skalické Morávky byli celkově za obě sezóny odchyceni pouze dva jedinci. Tetrix subulata je považován za druh obývající především lužní stanoviště1, na zkoumaném území Skalické Morávky jsem nalezla za obě sezóny celkem 4 zástupce a to na lokalitách vysoko nad hladinou řeky. Druh Tetrix tenuicornis jsem v souladu s Holušou (2000)1 nalezla na suchých stanovištích s vyšším procentem zárustu. Druh Phaneroptera falcata byl nalezen na lokalitách s průměrně vysokým zárustem v travních společenstvech, což je v souladu s výsledky Müllera (1999)4, že se jedná o druh obývající převážně stepní společenstva. K porovnání fauny rovnokřídlého hmyzu jednotlivých lavic a jejich ovlivnění sledovanými parametry prostředí byly použity metody mnohorozměrné analýzy dat v programu CANOCO. Do budoucna bych doporučila rozšířit oblast sběru výše po proudu řeky, kde byl pozorován hojnější výskyt druhu T. tuerki. Také bych doporučila pokračovat dále ve sběru a sledovat vývoj složení společenstva rovnokřídlého hmyzu v této oblasti.

4


Citace prací publikovaných v časopisech 1 Holuša J. Jr.,: Klapalekiana 2000 (36), S. 41 – 70 3 Holuša J., Kočárek P.: Rovnokřídlý hmyz (Orthoptera), s. 133 – 134. In: Farkač J., Král D. & Škorpík M. [eds.]: Červený seznam ohrožených druhů České republiky, Bezobratlí, AOPK ČR, Praha, 760 pp. 4 Müller P., Zettler J.: Mitteilungen der Schweizerischen Entomologischen gesellschaft 1999 (72), S: 165 – 174 5 Holuša J. Jr.,: Klapalekiana 1995 (31), S. 91 – 99 6 Kočárek P., Holuša J.: Zoologické dny Brno, Sborník abstraktů z konference 12. – 13. února 2004, S. 80 Internetové odkazy http://www1.osu.cz/orthoptera/

2

116

Bezobratlí vázaní na mechy v Hrubém Jeseníku a Beskydech Štěpán Ceh * [email protected]

Katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě Matěj Krupař [email protected]


1

Úvod

Ačkoliv jsou mechy pro primární konzumenty z hlediska nutriční hodnoty poměrně nevýhodný potravní zdroj, ukazuje se, že se jedná o mikrohabitat, na který je vázáno velké množství bezobratlých. Struktura mechových polštářů může poskytovat velmi dobrý úkryt kořisti stejně jako predátorovi. Zvýšená vlhkost a stabilnější mikroklima mechových polštářů navíc umožňuje překonat suché období roku, stejně jako zimní měsíce. Naše studie se zabývá vztahem epigeických členovců k přítomnosti mechového patra a míře vlhkosti stanoviště v lesních ekosystémech. Cílem práce je najít základní modely odpovědi („patterns“) na jednotlivé faktory, o kterých předpokládáme, že budou ovlivňovat jejich abundanci a strukturu. Zaměření na druhy, které jsou považovány za bryobionty a bryofágy má své opodstatnění. Není známa jejich biologie, mikrohabitatové preference ani trofické vazby bryobiontů, stejně jako druhová bohatost či hostitelská specializace bryofágů.

2

Metodika

Celkově 24 zemních pastí bylo umístěno v lesním ekosystému Beskyd a Jeseníků. Byly použity 2 rozdílné designy experimentu, aby bylo možné porovnat více environmentálních faktorů. V submontánním ekosystému Beskyd bylo 12 pastí rozmístěno na 3 lokality s vlhkostním gradientem. Na každé lokalitě byla dvojice pastí umístěna do mechových polštářů a druhá dvojice do hrabanky. V rámci lokality byly jednotlivé pasti velmi blízko sebe z důvodu snahy o vyrušení jiných vlivů prostředí. V montánním ekosystému Jeseníků byly pasti umístěny do 3 rodů mechů a 1 past byla jako kontrola v hrabance. Rovněž byl stanoven vlhkostní gradient ve 2 stupních. Odchycení jedinci byli determinováni pouze do vyšších taxonomických skupin.

3

Výsledky a diskuse

Celkově bylo odchyceno 20354 jedinců. Dominantními taxony byli Collembola, Arachnida a Insecta. Na obou lokalitách prokázaly testy vliv přítomnosti mechu a stupně vlhkosti na složení taxocenóz epigeických členovců. V Hrubém Jeseníku prokázala RDA analýza nejvýznamnější vliv faktoru přítomnosti mechu Sphagnum sp. (Monte-Carlo perm. testy, p-value = 0.003) a také faktoru přítomnosti vlhkosti (p-value = 0.008). Graf č. 1 ukazuje vztah mezi gradienty prostředí a jednotlivými taxonomickými jednotkami.

*

Vedoucí práce: Mgr. Pavel Drozd, PhD., katedra biologie a ekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


118 Štěpán Ceh a Matěj Krupař Bezobratlí vázaní na mechy v Hrubém Jeseníku…

0.8

Na lokalitě v Beskydech RDA analýza ukázala faktor vlhkosti jako směrodatnější (p-value = 0.000), faktor přítomnosti mechu má menší váhu (p-value = 0.004). Rozdíl obou gradientů prostředí je minimální, a proto můžeme říci, že členovci reagují na obou lokalitách na stejné faktory. Některé skupiny reagují na obou lokalitách shodně, jiné opačně, což může být způsobeno rozdílnou nadmořskou výškou lokalit.

2A Diplopod

1A 1C Homalisi

2C moss

Araneida Apocrita Tipulida

Scydmaen

3C

3A

Brachyce Formicin

Chilopod Isopoda Scarabae

humid

Nematoce

Arthropl

Auchenor

1B 2D

1D

Carabida Cryptoph Curculio Staphyli

Myrmicin Opilioni

-0.8

Pseudosc Byrrhida

3B

3D

2B Symphypl

Acarina

-1.0

A

1.5

B

Graf č. 1: Triploty z přímé lineární gradientové analýzy (RDA) závislosti pastí a taxonů na charakteristikách prostředí. A – Oblast Jeseníky - pasti v suchém prostředí-hnědá, pasti ve vlhkém prostředí-modrá. Čtverce - Sphagnum sp. B – Oblast Beskydy nemechové pasti- černé kruhy, mechové pasti-fialové čtverce.

4

Závěr

Ač byly v obou případech sledovány pouze vyšší taxocenózy členovců obývajících mechové patro, přesto byly pro ně nalezeny společné charakteristiky (patterns) Z obou sledovaných faktorů (vlhkost a přítomnost mechového patra) je pro jednotlivé skupiny rozhodující vlhkost mikrohabitatu. Celková reakce členovců na vlhkost je ovlivněna zejména skupinou Collembola, která ve vlhčím mikrohabitatu jednoznačně dominuje, abundance u ostatních skupin se však podél vlhkostního gradientu také mění. Tento jednoletý výzkum bude v budoucnu rozšířen o další dvě sezóny a cílem výzkumu bude vyhodnotit, zda faktory důležité pro diverzitu herbivorních společenstev členovců hrají významnou roli také u bryofágních společenstev. Tento projekt se nebude pouze opírat o vyšší taxonomické skupiny, ale všichni epigeičtí jedinci budou zařazeni do rodů a následně bude zjišťována jejich preference vůči gradientům prostředí. Výzkum probíhá za podpory Grantové agentury České Republiky (GACR 206/07/0811, Hostitelská specializace a druhová diverzita bryofágního hmyzu – analýza klíčových faktorů).

Interakce ligninolytických hub s vybranými kmeny bakterií Hana Mikesková * [email protected]


1

Úvod

Ligninolytické houby jsou známé svou schopností degradovat různé organopolutanty. Jejich degradační kapacita souvisí s aktivitou enzymů mangan-dependentní peroxidasy (MnP), laccasy (Lac) a ligninperoxidasy (LIP), které jsou těmito houbami produkovány. V posledních letech je pozornost zaměřena na ovlivňování degradační kapacity hub interspecifickými interakcemi. Cílem této práce je zjištění interakcí mezi houbovými kulturami Irpex lacteus, Pleurotus ostreatus a Dichomitus squalens a půdními bakteriemi Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa, Citrobacter koseri, Rhodococcus erythropolis, Corynebacterium glutamicum, Bacillus subtilis a Escherichia coli jako modelovými organismy v různých růstových podmínkách.

2


Pro vlastní experimenty byly použity bakteriální kmeny Serratia marcescens CCM 303, Pseudomonas aeruginosa CCM 1960, Citrobacter koseri CCM 2535, Rhodococcus erythropolis 2595, Corynebacterium glutamicum CG 12, Bacillus subtilis CCM 1999 a Escherichia coli CCM 3988 a houbové kmeny Irpex lacteus, Pleurotus ostreatus a Dichomitus squalens ze sbírky basidiomycetů Mikrobiologického ústavu AV ČR, v.v.i. v Praze. Interakce byly studovány na Petriho miskách s těmito růstovými médii: MEG, LB, 2xTY, PDA, PIA a Kirkovo médium při pH 4,5; 5; 6 a 7. Média byla zvolena tak, aby poskytovala různé podmínky pro růst organismů: MEG, PDA a Kirkovo médium jsou vhodná pro růst houbových organismů, naopak LB a 2xTY médium pro růst bakteriálních organismů. PIA médium je vhodné pro kmen Pseudomonas, kde stimuluje syntézu baktericidních fenazinů. Po 7 denní kultivaci při 28°C byly interakce hodnoceny vizuálně podle velikosti inhibičních zón, které vznikly na rozhraní mezi bakteriální a houbovou kulturou.

3


Tyto výsledky posloužily především jako základ k dalšímu studiu interakcí v tekutém médiu. Bylo zjištěno, že: - Růst Irpex lacteus byl inhibován na LB a 2xTY médiu při všech pH, z bakterií byl nejsilněji inhibován kmenem Citrobacter koseri - Pleurotus ostreatus rostl pod vlivem všech bakteriálních kmenů pomaleji ve srovnání s kontrolou, inhibice se projevily hlavně na LB a 2xTY médiu, kmen Pseudomonas aeruginosa inhiboval houbovou kulturu i na PDA médiu, kmen Bacillus subtilis i na MEG médiu *

Vedoucí práce: RNDr. Čeněk Novotný, CSc., Mikrobiologický ústav AV ČR, Praha


120 Hana Mikesková Interakce ligninolytických hub s vybranými kmeny bakterií -

Růst Dichomitus squalens byl inhibován pouze na LB a 2xTY médiu a pouze při nižších pH (4,5; 5; 6) Na LB a 2xTY médiu byl růst všech testovaných houbových kmenů silně inhibován bakteriálními kulturami Při pH 7 byl zaznamenán celkově slabší růst houbových kultur.

Obr. 1. Příklad inhibice růstu houbové kultury (PDA medium, pH 5, Pleurotus ostreatus – Pseudomonas aeruginosa).

4

Závěry

Cílem této práce bylo zjistit interakce mezi vybranými organismy v různých růstových podmínkách. Byla získána řada výsledků, které budou dále využity v dalším studiu interspecifických interakcí při růstu v tekutých médiích i v imobilizovaných kulturách houbových organismů. Ukázalo se, za jakých podmínek se inhibice nejvíce projevují, které houbové organismy jsou odolnější vůči bakteriálnímu vlivu, a které jsou naopak velmi citlivé. Také bylo zjištěno, které růstové podmínky jsou, a které naopak nejsou vhodné pro studované organismy.

5


1. RADTKE, C., COOK, W. S., ANDERSON, A. Factors affecting antagonism of the growth of Phanerochaete chrysosporium by bacteria isolated from soils. Appl. Mikrobiol. Biotechnol., 1994, vol. 41, pp. 274 – 280 2. RYPÁČEK, V. Biologie dřevokazných hub. Nakladatelství Československé Akademie věd. Praha, 1957.

Poděkování: Touto cestou si dovoluji poděkovat vedoucímu a konzultantovi mé práce RNDr. Čeňkovi Novotnému, CSc. za jeho pomoc, motivaci a metodické vedení v průběhu práce, dále Doc. RNDr. Kateřině Malachové, CSc., Mgr. Zuzaně Pavlíčkové a Mgr. Jiřímu Červeňovi za jejich pomoc, ochotu, vstřícnost a cenné rady.

Sekce 7 – sociální geografie a regionální rozvoj

Složení komise doc. RNDr. Tadeusz Siwek, CSc. RNDr. Karlem Šilhán, Ph.D Mgr. Pavel Bednář, Ph.D. Mgr. Martin Kovář


122

Analýza aktuálních volebních procesů v Keni a Zimbabwe Dorota Pawlasová * [email protected]

Katedra sociální geografie a regionálního rozvoje, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Předkládaná práce se zabývá problematikou voleb a volebních procesů ve vybraných afrických státech. Cílem práce bylo zpracovat komplexní charakteristiku volebních procesů a průběhu voleb ve vybraných afrických státech. Nejdůležitější podmínkou při selekci bylo konání voleb do nejvyšších orgánů v roce 2007 nebo 2008. Díky stanoveným kritériím byly vybrány dvě země z různých regionů subsaharské Afriky se stejnou koloniální minulostí a dalšími podobnostmi ve vývoji během formování těchto státních útvarů. Při selekci byly použity databáze s volebními výsledky.1 V další části textu je pojednáno o Zimbabwe (jižní Afrika) a Keni (východní Afrika). V první kapitole je zařazeno krátké seznámení s danou problematikou a vyskytujícími se trendy na africkém kontinentu, popis dalšího řazení textu a specifikace jednotlivých částí práce.

2


V kapitole týkající se použité metodiky jsou popsány používané vědecké postupy od rešerše literatury až po komparaci volebních procesů a stranických systémů v Zimbabwe a v Keni. Jsou zde zmíněni autoři a organizace zabývající se problematikou voleb a volebních systémů, stran a stranických systémů, obecně Afrikou a jejími specifickými problémy.2 V teoretické části jsou vymezeny použité definice podle vybraných autorů a je zde uvedena kategorizace stranických a volebních systémů.3 Z teoretického hlediska tento text s určitými rozdíly navazuje na předešlé závěrečné práce zabývající se problematikou afrického kontinentu.4

3

Cíle práce

Hlavním cílem, jak už z názvu práce vyplývá, je charakteristika volebních specifik vybraných států. Dílčími cíli nutnými k naplnění základního cíle pak byly: • rešerše literatury a obecné seznámení se s problematikou; • výběr států určených k analýze průběhu voleb (viz níže); • provedení analýzy voleb a volebních výsledků (viz níže); • vypracování komparace (viz kapitola „Komparace volebních systémů a výsledků voleb v Keni a Zimbabwe“)

4

Závěry

Faktickým závěrem práce je kapitola „Komparace volebních systémů a výsledků voleb v Keni a Zimbabwe“. V této kapitole jsou porovnávány oba státy z různých úhlů pohledu. Mnohé charakteristiky jsou si podobné díky společné koloniální minulosti. Odlišnosti můžeme najít pouze v ojedinělých případech. Samozřejmě nelze říci, že by si obě země byly v určitých rysech zcela podobné, jisté rozdíly existují všude. Obě země si *

Vedoucí práce: Mgr. Martin Kovář., katedra sociální geografie a regionálního rozvoje, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


124 Dorota Pawlasová Analýza aktuálních volebních procesů v Keni a Zimbabwe zhoršily své postavení v mezinárodním společenství po vyhlášení posledních výsledků voleb a po následných nepokojích.5 Jak vzniklé problémy Keňa a Zimbabwe vyřeší záleží na nově zvolených elitách. Musí pokonat nedůvěru svých občanů, vylepšit špatnou reputaci a vyvést své země z chaosu a ekonomických problémů. Oba státy mají důležité postavení ve svých oblastech a jsou významnými aktéry v udržování rovnováhy a stability ve dvou afrických regionech. V závěru práce pouze shrnuji nejdůležitější fakta vyplývající z dřívějšího textu. Hlavní rysy politických stran a politické reality všech analyzovaných států v této části uvádím pouze ve stručných bodech: • tribalismus – drtivá většina stran je založena na etnoregionálním principu • neexistence rozdělení stran na levici a pravici • názorová blízkost stran, podobný program a cíle • největší strany jsou často populistické • je aplikován volební systém prosté většiny na parlamentní úrovni • volební systém absolutní většiny se používá u prezidentských voleb v Zimbabwe (s jistými specifiky) • silné postavení armády – v Zimbabwe • dlouholetá vláda jedné strany – Keňa, Zimbabwe, • střídání u moci nejpočetnějších etnik v zemi (viz jednotlivé kapitoly týkající se Keni, Zimbabwe) • časté nepokoje na etnické bázi – před, během i po volbách • hojné výskyty korupce na všech stupních státní správy (viz analýzy organizace Transparency International) • netransparentní volby s častým použitím násilí • důležité geopolitické postavení v regionu Tato problematika mě velice zaujala a ráda bych se ji věnovala v rámci diplomové práce. Kde bych se chtěla detailněji věnovat více zemím a navzájem srovnávat jejich charakteristiky s již analyzovanými státy.

5

Reference

1. http://africanelections.tripod.com/index.html, staženo 18.2.2009 2. http://www.transparency.org/, staženo 3.2.2009 3. Cabada, M., et al.: Úvod do studia politické vědy. Eurolex Bohemia, Praha 2004. 4. Pobořilová, M.: Bakalářská práce. Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava 2008. 5. http://www.freedomhouse.org/template.cfm?page=1, staženo 12.2.2009

124

Charakteristické aspekty geopoliticky významných nedemokratických arabských států Jana Szotkowská * [email protected]


1

Úvod

Má práce se zaměřuje na problematiku nedemokracie v arabských státech Severní Afriky a Arabského poloostrova. V této oblasti dnes nenalezneme ani jeden plně demokratický arabský stát. V práci se zabývám pouze třemi vybranými státy: Sýrií, Libyí a Egyptem. Tyto státy se vyznačují jednak nedemokratickými režimy, ale také významným geopolitickým postavením ve zkoumaném regionu. Sýrie se dostává do pozice nové regionální mocnosti v rámci Blízkého východu, je zainteresovaná hlavně v otázce blízkovýchodního konfliktu; Egypt je všemi pokládán za vůdce arabského světa, jehož významnost ještě podtrhuje existence Suezského průplavu; a Libye je významným státem v oblasti jižního Středomoří a Severní Afriky. Zmíněné státy jsou v práci srovnávány na základě obecných, ale i specifických nedemokratických rysů daných oblastí arabského světa. Stručně je také nastíněna charakteristika jednotlivých režimů. V závěru jsou pak shrnuty hlavní výstupy práce a nastíněn směr dalšího vývoje zmíněných států.

2

Metodika práce a přístupy k řešení

Samotné tvorbě práce předcházela rešerše literatury a dalších zdrojů. Seznámení se zkoumanou problematikou a vytvoření struktury práce. Pro potřeby práce je důležitý teoretický úvod, ve kterém se zabývám objasněním termínů demokracie, nedemokracie a autoritářský režim. Hlavní část práce obsahuje diskusi dle hodnocení organizace Freedom House z let 2002 až 2008, a britského týdeníku The Economist z let 2006 a 2008, obsahuje také srovnání nabytých skutečností na základě obecných a specifických znaků daných geografickými, společenskými a kulturními determinanty arabského světa.

3

Cíle práce

Hlavním cílem mé práce je charakteristika a srovnání vybraných aspektů geopoliticky významných nedemokratických arabských států Sýrie, Libye a Egypta. Dílčími cíly pak byly: • rešerše literatury • vypracování teoretického rámce práce • výběr států • vypracování diskuse a analýza vybraných států

*

Vedoucí práce: Mgr. Martin Kovář., katedra sociální geografie a regionálního rozvoje, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


126 Szotkowská Jana Charakteristika nedemokratických arabských režimů

4

Závěr

V závěru mé práce jsou shrnuty hlavní výstupy práce a také hodnocení, zda bylo dosaženo stanovených výsledků zmíněných v úvodu. Z hlavního cíle vyplynulo, že všechny tři státy se více či méně vyznačují: •

silným autoritářským režimem • porušováním lidských práv s významným postavením jedné osoby • neexistencí demokratické občanské a silným zastoupením bezpečnostních společnosti složek • omezeným fungování tržní ekonomiky • neexistencí soutěživých voleb • významnou rolí islámu ve státě • vertikálně a horizontálně koncentrovanou státní mocí v rukou jedné osoby nebo úzké skupiny osob • neexistencí kontrolních mechanismů Součástí je také stručná předpověď dalšího politického vývoje zkoumaných států směrem k demokracii. Zkoumané téma bylo velice zajímavé a tvorba práce pro mne byla obrovským přínosem. Zužitkovala jsem nabyté vědomosti, zkušenosti a znalostí z dosavadního studia v praktické činnosti. V následujícím studiu bych chtěla toto téma rozvést v rámci své magisterské práce.

5

Použité zdroje:

Pro potřeby práce jsem použila mnoho zdrojů v podobě monografií, časopisů, článků a internetových zdrojů. Mezi nejpřínosnější patřily tyto: 1) AL-KADDÁFÍ, M. Zelená kniha. 1. vyd., Liberec: Dialog, 1990. 160 s. ISBN:80-85194-11-2 2) AMNESTY INTERNATIONAL ČESKÁ REPUBLIKA 2007. Výroční zpráva Amnesty International 2007. [online].[cit. 2008-11-09]. 3) BALÍK, S. – KUBÁT, M. Teorie a praxe totalitních a autoritativních režimů. 1. vyd., Praha: Dokořán, 2004. 167 s. ISBN: 080-86569-89-6 4) GOMBÁR, E. Dramatický půlměsíc: Sýrie, Libye a Írán v procesu transformace. 1. vyd., Praha: Karolinum, 2001. 215 s. ISBN: 80-246-0370-5 5) GOMBÁR, E. Výzkumný projekt MZV RM 01/01/06: Vliv politicky relevantních elit na demokratizační proces v Egyptě. Praha. 2007. 6) MUZIKÁŘ, J. Islám a současnost . 1. vyd., Praha: Academia, 1985.108 s. 7) SARTORI, G. Teória demokracie. 1.vyd., Bratislava:Archa, 1993. 512 s. ISBN: 80-7115-049-5 8) THE ECONOMIST [cit. 2008-10-11]. [online] 9) THE ECONOMIST INTELLIGENCE UNIT’S INDEX OF DEMOCRACY 2006 [online]. [cit. 200810-15]. 10) THE ECONOMIST INTELLIGENCE UNIT’S INDEX OF DEMOCRACY 2008 [online].[cit. 200810-15]. 11) THE FREEDOM HOUSE [online].[cit. 2008-10-10].

126

Sítě a lokalizační vzorce produkčních služeb na území města Ostravy Jan Beneš * [email protected]


1

Úvod

Regionální post-socialistická města střední Evropy vykazují rozdílnou strukturu a rozsah pokročilých obchodních služeb, než-li národní metropole. Kromě několika studií provedených na příkladech polských regionálních měst nebyly sítě a lokalizační vzorce pokročilých obchodních služeb v těchto sídlech zkoumány. Zvolil jsem si toto téma, jelikož může být určitým přínosem, protože navazuje na mou bakalářskou práci, která se snaží zachytit strukturu produkčních služeb postsocialistického města před výstavbou několika nových objektů s kancelářským prostory, což se jinde nepovedlo. V současné době době již v Ostravě dochází k výstavbě nových budov, které budou nabízet různé plochy k podnikání, ovšem celkový rozvoj může být ovlivněn celosvětovou finanční a hospodářskou krizí. Společnosti pokročilých obchodních služeb jsou zpravidla malé s nízkým počtem zaměstnanců a vysokým podílem kvalifikované pracovní síly, která se podílí na kmenovém produktu. Pro tyto společnosti jsou důležité dobré osobní a profesionální kontakty a vzájemná provázanost, jelikož firmy z této sféry navzájem využívají svých služeb. Proto jsem se rozhodl, že by bylo vhodné podchytit vztahy mezi jednotlivými společnostmi a také provést výzkum týkající se lokalizace těchto firem, protože pro mnohé z nich je důležitá dobrá dostupnost ke svým zákazníkům. Při lokalizování těchto společností ovšem rozhoduje mnoho dalších faktorů, které se snaží zachytit dotazníkové šetření.

2


Metodika užitá v této práci se dělí do dvou hlavních skupin. Tou první je metodika použitá při zpracovávání mé bakalářské práce. Ve této diplomové práci jsou využita data získaná v roce 2007, která jsou základem pro analýzu pokročilých obchodních služeb a která byla užita k určení respondentů pro dotazníkové šetření. Ke zpracování struktury pokročilých obchodních služeb v Ostravě byla v této diplomové práci použita klasifikace OKEČ (Odvětvová klasifikace ekonomických činností) Českého statistického úřadu, která je v tomto případě dle mého názoru nejvhodnější, jelikož je přehledná, strukturovaná, oficiální a kompatibilní s národní klasifikací. Struktura pokročilých obchodních služeb byla vypracována metodou sběru potřebných dat v terénu, pomocí internetu a hlavně telefonního seznamu 2006/2007 pro Moravskoslezský kraj, jelikož je to jediný dostupný zdroj vhodných informací. Metodiku diplomové práce lze rozdělit do dvou hlavních celků, teoretického a empirického. V teoretické části byly užity metody sběru dat a informací z převážně zahraniční odborné literatury. V empirické části této diplomové práce jsem použil metodu *

Vedoucí práce: Mgr. Pavel Bednář, Ph.D., katedra sociální geografie a regionálního rozvoje, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


128 Jan Beneš Sítě a lokalizační vzorce produkčních služeb na území města Ostravy sběru dat pomocí vytvoření vlastního dotazníkového šetření, které bylo následně vyhodnoceno běžnými statistickými metodami. Ke zjištění sítí a lokalizačních vzorců pokročilých obchodních služeb na území města Ostravy jsem použil metodu kvantitativního výzkumu pomocí dotazníkového šetření, které obsahovalo celkem 24 výzkumných otázek.

3


V post-socialistických městech střední Evropy nebyly kromě několika studií na příkladech polských regionálních měst, sítě a lokalizační vzorce pokročilých obchodních služeb zkoumány. Tato práce je tedy pro výzkum v geografii služeb přínosná z důvodu analýzy struktury společností ze sektoru pokročilých obchodních služeb ve starém postsocialistickém průmyslovém městě, tj. na území města Ostravy z hlediska oboru, vlastnictví a prostorového rozložení a zkoumá jejich sítě a lokalizační vzorce.

4

Závěry

Poznatky získané provedeným dotazníkovým šetřením ukazujjí, že společnosti pokročilých obchodních služeb na území města Ostravy mají nízký počet zaměstnanců a ke své činnosti nevyžadují velkou plochu jako průmyslové společnosti. Strukturu zaměstnanců, kteří se podílejí na kmenovém produktu firem, tvoří převážně vysokoškolsky vzdělaní lidé. Firmy ze sektoru pokročilých obchodních služeb se v rámci města Ostravy koncentrují do jádrového území, které je nejmenší morfogenetickou zónou, a přitom se v něm nachází největší počet společností z tohoto sektoru. Zákazníky pokročilých obchodních služeb tvoří z velké míry průmyslové firmy působící v automobilovém odvětví, což je dáno industriální historií a charakterem města Ostravy, rozvojem automobilového průmyslu a jeho podílu na vývozu v Moravskoslezském kraji a ČR. Předmětem budoucího výzkumu může být analýza sítí a lokalizačních vzorců pokročilých obchodních služeb tří post-socialistických měst v ČR Ostravy, Brna a Olomouce, jelikož v nich proběhly studie s podobným zaměřením podle stejné metodiky.

5


Citace prací publikovaných v časopisech Baró, E. – Soy, A. Business Service Location Strategies in the Barcelona Metropolitan Region. 1993, Service Industries Journal, vol. 13, no. 2, s. 23-35 Martinelli, F. A Demand-oriented Approach to Understanding Producer Services. 1991, The Changing Geography of Advanced Producer Services, London: Belhaven Press, 1991. s. 15-29 Monnoyer, M.-C., Philippe, J. Localisation Factors and Development Strategies of Producer Services. 1991, The Changing Geography of Advanced Producer Services, London: Belhaven Press, 1991. s. 108-117 Knihy Illeris, S. The service economy: a geographical approach. 1. vyd., John Wiley & Sons, Chichester 1996. Graduační práce Bednář, P. Disertační práce. Univerzita Karlova, Praha 2008.

128

Charakteristika zemědělských brownfieldů v okrese Frýdek-Místek Renáta Foltová * [email protected]

Katedra sociální geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě

1

Úvod

Cílem práce je blíže charakterizovat současnou situaci zemědělských brownfieldů v okrese Frýdek-Místek. Pozornost je věnována, mimo stávajícím zemědělským brownfieldům, také dnes již bývalým zemědělským brownfieldům, které jsou revitalizované a opět využívané. Práce obsahuje vysvětlení pojmu brownfield a zemědělský brownfield, uvádí důvody jejich vzniku a poukazuje na možné problémy vzniklé jejich existencí. Dále obsahuje klasifikaci všech zmiňovaných objektů, přibližuje současný stav stávajících zemědělských brownfieldů (včetně záměrů dnešních vlastníků s těmito objekty) a dnešní využití již revitalizovaných objektů. Stručně představuje dotační programy umožňující jejich revitalizaci. Nakonec představuje ukázku jednoho stávajícího a jednoho bývalého zemědělského brownfieldu v okrese Frýdek-Místek.

2

Metody

Informace k danému tématu byly částečně získány z dostupných literárních zdrojů, z ověřených internetových portálů a samozřejmě z terénního výzkumu. Vlastní terénní výzkum spočíval v několika krocích. Nejprve byla domluvena schůzka s prof. Ing. Vítězslavem Kudou, CSc. (VŠB-Technická univerzita Ostrava), který poskytnul obecný pohled na problematiku brownfieldů neprůmyslového charakteru a také návštěva u Ing. Jiřího Matějky (ředitel Zemědělské agentury ve Frýdku-Místku), kde byly sděleny informace ohledně JZD působících v okrese před rokem 1989, včetně jejich dalšího vývoje. Dále byly telefonicky kontaktovány jednotlivé obecní a městské úřady v okrese, kde byly získány stěžejní informace ohledně zemědělských brownfieldů a posléze byly osloveni i majitelé těchto objektů. Důležité informace byly poskytnuty také pracovnicemi Českého statistického úřadu v Ostravě. Všechny nalezené objekty byly rozděleny do jednotlivých kategorií a byly pro ně vytvořeny v programu Microsoft Excel tabulky, které informují o lokalizaci objektu, o jeho předchozím využití, o současném vlastníkovi a o dnešním využití. Pro lepší orientaci byly dále objekty zakresleny do mapy okresu, která byly vytvořena softwarem ArcGis verze 9.1. V konečné fázi byla provedena návštěva vybraných objektů a byly vypracovány případové studie.

3

Přínos práce

Práce přináší celkový pohled na problematiku zemědělských brownfieldů v okrese Frýdek-Místek. *

Vedoucí práce: RNDr. Petr Žufan, Ph.D., katedra sociální geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


130 Renáta Foltová Charakteristika zemědělských brownfieldů v okrese Frýdek-Místek V průběhu terénního výzkumu byly postupně evidovány jednotlivé objekty, přičemž zjištěné údaje o stávajících zemědělských brownfieldech budou poskytnuty Agentuře pro podnikání a investice CzechInvest. Ta v letech 2005-2007 zpracovala Vyhledávací studii brownfieldů, která přinesla komplexní přehled problematiky všech typů brownfieldů v ČR, ale zemědělské brownfieldy nalezené v okrese Frýdek-Místek nebyly ve studii zahrnuty.

4

Závěr

Vznik zemědělských brownfieldů je obecně zapříčiněn sociálními a ekonomickými přeměnami společnosti. Jejich počet výrazně vzrostl po roce 1989. Příčin byla celá řada, jednalo se však především o důsledky vypořádání majetkových vztahů v souvislosti s restitučním procesem, privatizací ekonomiky a makroekonomickými změnami v celosvětovém prostoru1. Většina zemědělských brownfieldů se nachází z pochopitelných důvodů ve venkovském prostoru a jejich přítomnost je přinejmenším deprimující a mohou se u nich vyskytovat i ekologické zátěže. Revitalizace takových objektů je finančně náročnější než nová výstavba na greenfieldech, proto je nutné tyto revitalizace podporovat formou dotačních programů, aby i nadále nedocházelo ke zcela zbytečnému zabírání další půdy. V ČR proto existují pro období 2007-2013 dotační programy ze Strukturálních fondů EU. V okrese Frýdek-Místek se nachází celkem 72 obcí (7 z nich má statut města). Bylo zjištěno, že v 37 obcích se nenachází žádný stávající ani bývalý zemědělský brownfield. Naproti tomu se v 13 obcích vyskytuje 15 stávajících zemědělských brownfieldů a dalších 43 objektů je ve 27 obcích. Z práce tak vyplývá, že situace kolem stávajících zemědělských brownfieldů je v okrese celkem příznivá, protože jejich počet je v dnešní době poměrně malý. Podle vyjádření oslovených vlastníků můžeme očekávat, že se jejich počet postupně sníží. Zemědělství a s ním související aktivity se mohou stát v okrese Frýdek-Místek vzhledem k utlumování průmyslových provozů stěžejní perspektivou2. Přesto nemůžeme vyloučit, že v budoucnu nevznikne další zemědělský bownfield z dosud fungujícího podniku. Celkově je snaha opuštěné objekty opět využívat. Někteří majitelé však zatím s těmito objekty žádný záměr nemají, a proto i nadále chátrají. Jiní majitelé se prozatím alespoň snaží tyto objekty uchránit před úplným rozpadem, protože na jejich další využití nemají potřebné finance a dva brownfieldy čeká pravděpodobně v brzké době demolice (demolici už mimochodem v minulosti podlehly dva zemědělské brownfieldy). V jednom případě objekt chátrá, protože se majitel pozemku nedokáže domluvit o ceně, za kterou je ochoten daný pozemek prodat majiteli budovy, která na něm stojí. Zjištěné výsledky však nebylo možné porovnat s žádným jiným okresem České republiky a vyhodnotit postavení okresu v celorepublikovém srovnání. Práce podobného charakteru probíhají současně s touto prací a jejich výsledky ještě nebyly zveřejněny.

5


Reference 1. Kuda, F., Smolová, I.: Technické a geografické aspekty integrace neprůmyslových brownfieldů do území. VŠB – Technická univerzita Ostrava, Ostrava 2002. 2. IRA, V., et al.: Časovo-priestorové aspekty tranformačných procesov v Českej republike a v Slovenskej republike. Geografický ústav SAV, Bratislava 2004. 130

Brownfields, greenfields a rozvoj produkčních služeb na území hlavního města Prahy Michal Němec * [email protected]


1

Úvod

Předkládaná práce vychází z výzkumné části diplomové práce „Brownfields, greenfields a rozvoj produkčních služeb na území hlavního města Prahy“. Jejím hlavním cílem je poskytnout komplexní pohled na aktuální problematiku rozvoje produkčních služeb a moderních kancelářských budov v jednotlivých částech hlavního města Prahy při současném zohlednění původního využití lokality (brownfields či greenfields) a při prostorovém zohlednění lokality (jádro města, vnitřní město, vnější město, městské periferie).

2


Pro naplnění výše uvedeného cíle byl proveden výzkum, jehož cílem je analýza prostorové struktury produkčních služeb v rámci Prahy. Pro tyto účely byla vytvořena databáze firem, podnikajících v sektoru produkčních služeb, respektive v sektoru pokročilých obchodních služeb. Databáze firem obsahuje vedle bližší specifikace těchto firem (lokalizace, obor činnosti, vlastnická struktura aj.) i informace o moderních kancelářských budovách, v kterých tyto firmy sídlí, včetně informace o původu těchto budov (brownfield, greenfield, rekonstruovaná budova). Databáze firem sloužila také jako podklad pro distribuci dotazníků za účelem dotazníkového šetření, které si kladlo za hlavní cíl identifikovat hlavní motivy aktérů produkčních služeb pro lokalizaci svých ústředí a poboček na území hlavního města Prahy. Hlavními použitými metodami práce byla excerpce z relevantních zdrojů, pozorování a terénní šetření ve zkoumaných lokalitách a rovněž dedukce závěrů práce.

3


Práce prokázala rozhodující význam rozvojových ploch brownfields (v území kompaktního města) a greenfields (mimo kompaktní město nebo na jeho okraji) pro výstavbu moderních kancelářských budov a tudíž i pro rozvoj produkčních služeb (respektive pokročilých obchodních služeb), a také měnící se prostorovou strukturu aktérů produkčních služeb v Praze, kde lze na jedné straně sledovat dekoncentrační tendence pražského trhu s kancelářskými nemovitostmi a na druhé straně revitalizační projekty brownfields, které jsou zaměřeny na administrativní projekty. Práce si také kladla za cíl identifikovat hlavní motivy výběru lokality aktéry produkčních služeb. Z výsledků dotazníkového šetření vyplynulo, že pro firmy jsou nejdůležitějšími faktory technická vybavenost a kvalita kanceláří, jejich velikost a prostorové uspořádání. Velmi důležitá je pro firmy také dopravní dostupnost, přičemž důležitější roli sehrává dostupnost městskou hromadnou dopravou než dostupnost automobilem. V porovnání s ostatními faktory se ukázal jako nepříliš významný původ kancelářské budovy. Toto zjištění můžeme *

Vedoucí práce: Mgr. Pavel Bednář, Ph.D., katedra sociální geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita v Ostravě


132 Michal Němec Brownfields, greenfields a rozvoj produkčních služeb na území… interpretovat tím způsobem, že firma či společnost je indiferentní vůči původu kancelářské budovy a není pro ni zásadní, zda byla kancelářská budova vystavěna jako novostavba na území greenfields či brownfields nebo zda se jedná o starší, kompletně zrekonstruovanou kancelářskou budovu. Jako nejméně důležité byly vyhodnoceny lokalizační faktory, které se týkaly prostorové blízkosti. Máme tím na mysli vztah lokalizace tázaných firem vůči firmám podnikajícím ve stejném či příbuzném odvětví, vůči cílovým odběratelům služeb a k dostupnosti služeb pro zaměstnance.

4

Závěry

Závěry z této práce lze použít jako podklad pro detailnější rozpracování problematiky produkčních služeb v Praze a to především v kvantitativním slova smyslu. Výstupy z dotazníkové šetření mají vzhledem k omezenému počtu firem, participujících na dotazníkovém šetření, pouze základní vypovídací hodnotu. Pro vyvození skutečně reprezentativních závěrů by bylo zapotřebí provést rozsáhlejší výzkum. Na katedře sociální geografie a regionálního rozvoje Ostravské univerzity vznikly také magisterské práce, zabývající se problematikou produkčních služeb v Brně a Ostravě. Bylo by velmi zajímavé podrobit komparaci závěrů z Prahy, Brna a Ostravy, což by mohlo být hlavní náplní například disertační práce.

5


Baró, E. – Soy, A. Business Service Location Strategies in the Barcelona Metropolitan Region. 1993, Service Industries Journal, vol. 13, no. 2, s. 23-35 Martinelli, F. A Demand-oriented Approach to Understanding Producer Services. 1991, The Changing Geography of Advanced Producer Services, London: Belhaven Press, 1991. s. 15-29 Monnoyer, M.-C., Philippe, J. Localisation Factors and Development Strategies of Producer Services. 1991, The Changing Geography of Advanced Producer Services, London: Belhaven Press, 1991. s. 108-117 Illeris, S. The service economy: a geographical approach. 1. vyd., John Wiley & Sons, Chichester 1996

132

2009 FS SRC Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity v Ostravě

www: http://prf.osu.cz/

ISBN 978-80-7368-458-7

2009 FS SRC • Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity

www: http://prf.osu.cz/

FS SRC Student Research Conference 2009

Recommend Documents