Multioborová exkurze BIOLOGIE FYZIKA CHEMIE

PRAKTICKÁ VÝUKA PŘÍRODOVĚDNÝCH PŘEDMĚTŮ NA ZŠ A SŠ CZ.1.07/1.1.30/02.0024 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Multioborová exkurze BIOLOGIE – FYZIKA – CHEMIE

Téma: ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY PRAHA ASTRONOMICKÁ PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH A JEHO VLIV NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY TÉMA: ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY AUTOKA: Mgr. MICHAELA JÍZBOVÁ 1

CHARAKTERISTIKA OBLASTI Multioborové exkurze se odehrává v Chráněné krajinné oblasti České středohoří a v její blízkosti. Tato CHKO se rozprostírá na severu Čech, po obou březích dolního toku Labe a zaujímá rozlohu 1063 km2. CHKO v sobě zaujímá maloplošná zvláště chráněná území (5 národních přírodních rezervací, 8 národních přírodních památek, 12 přírodních rezervací, 18 přírodních památek). Tato CHKO zabírá téměř celou geomorfologickou jednotku pohoří České středohoří. Pro tuto oblast jsou typické kuželovité tvary kopců, které jsou výsledkem třetihorní vulkanické činnosti, která vytlačila vyvřeliny většinou čedičového typu a znělce do těchto tvarů. Specifické přírodní podmínky jsou důvodem, proč je České středohoří jedna z nejbohatších oblastí na množství druhů rostlin a živočichů v České republice. Charakteristická jsou teplomilná stepní společenstva a společenstva sutí a na ně vázaný výskyt několika desítek druhů, které jsou v rámci státu prohlášeny za kriticky nebo silně ohrožené. Ze zástupců fauny zde hojně žije Vipera berus (zmije obecná), Lacerta agilis (ještěrka obecná) a Anguis fragilis (slepýš křehký). V České Bráně se vyskytuje i Lacerta viridis (ještěrka zelená). Na vlhčích místech žije Natrix natrix (užovka obojková), Salamandra salamandra (mlok skvrnitý). V okolí řek, potoků, vodních nádrží a mokřin žije vodní ptactvo - různé druhy kachen, Fulica atra (lyska černá), potápky, volavky, labutě, vzácně Ciconia ciconia (čáp bílý) a Ciconia nigra (čáp černý) Mezi savce, kteří zde žijí patří například šelmy jako Meles meles (jezevec lesní), Mustela putorius (tchoř tmavý), Mustela nivalis (lasice kolčava) a vzácně i Mustela erminea (lasice hranostaj). Také se zde vyskytují drobní savci jako Glis glis (plch vvelký), Muscardinus avellanarius (plšík lískový), Sorex minutus (rejsek malý), Neomys fodiens (rejsec vodní), Neomys anomalus (rejsec černý), Crocidura suaveolens (bělozubka šedá). Najdeme tu také dravce a sovy - Buteo buteo (káně lesní), Falco tinnunculus (poštolka obecná), Buteo lagopus (káně rousná), Accipiter gentilis (jestřáb lesní), Accipiter nisus (krahujec obecný), vzácně Bubo bubo (výr velký), častěji Tyto alba (sova pálená), Strix aluco (puštík obecný) a Asio otus (kalous ušatý). Najdeme zde i chráněné druhy hmyzu například Iphiclides podalirius (otakárka ovocného) a Papilio machaon (otakárka fenyklového), Lucanus cervus (roháče obecného). 1.1

Přehled jednotlivých významných druhů V této části se seznámíme s jednotlivými zajímavými a významnými druhy pro tuto oblast, není možné vyjmenovat všechny druhy, proto jsou tu vybrány jen ty významné. Callimorpha quadripunctaria (přástevník kostivalový) Tento druh preferuje skalnaté lesostepi, osluněné křovinaté stráně, řídké teplomilné doubravy, teplé suťové lesy. Druh má jednu generaci do roka, dospělci se vyskytují od konce června do začátku září, s vrcholem koncem července a první polovině srpna. Samice kladou

2

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY vajíčka jednotlivě na živné rostliny. Housenky jsou poměrně polyfágní, živí se především hluchavkami, šalvějemi, sadcem konopáčem, starčeky, vrbovkami, ale i některými listnatými dřevinami (např. lískou, ostružiníky nebo zimolezy). Housenky se líhnou v září, přezimují a kuklí se v květnu následujícího roku při povrchu země. V České republice se přástevník kostivalový vyskytuje v nižších a středních polohách. V minulosti byl dost rozšířený, dnes je lokálně hojný převážně v termofytiku, především v okolí Prahy, v kaňonu Berounky, v Českém krasu, Českém středohoří, na Moravě především v Moravském krasu, na Pálavě a v NP Podyjí. Vymizel naopak ze západních a východních Čech a z větší části Českomoravské vrchoviny. Druh není v České republice ohrožen. Ale jsou ohrožena typická místa jeho výskytu - skalní lesostepi - zarůstáním a absencí aktivní péče. Intenzivní hospodaření na lokalitách (intenzivní pastva, plošné sečení luk) je pro tento druh negativní z důvodu ničení obývaného habitatu. Pozitivní je naopak extenzivní způsob hospodaření spolu s odstraňováním náletových dřevin, regulace porostu mozaikovitým sečením (jedenkrát ročně) nebo řízenou extenzivní pastvou. V opačném případě to vede k přirozeným změnám stanoviště (zarůstání). Zalesňování lokalit má stejný dopad jako zarůstání. Ještě horší je plošné používáním biocidů na lokalitách i v jejich nejbližším okolí.

Obr. 1

Callimorpha quadripunctaria (přástevník kostivalový), kmen Arthropoda členovci » třída Insecta - hmyz » řád Lepidoptera - motýli » čeleď Arctiidae – přástevníkovití. Zdroj: http://www.pyrgus.de/Callimorpha_quadripunctaria.html Maculinea alcon (modrásek hořcový)

3

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY Tento druh preferuje suché křovinaté stráně, často na bazickém podloží, především extenzívní pastviny, v současnosti také tankodromy ve vojenských prostorech. Tento druh je úzce spjat s živnou rostlinou a koloniemi hostitelských mravenců z rodu Myrmica. Jedná se tedy o unikátní systém, který je známa u bezobratlých jen výjimečně. Modrásek hořcový preferuje bezlesí, především osluněné a závětrné stanoviště. Stupeň jeho ohrožení úzce souvisí i s ohrožením živné rostliny, kterou je hořec hořepník (Gentiana pneumonanthe) a hořec křížatý (Gentiana cruciata). Což jsou rostliny uvedené v červeném seznamu ohrožených cévnatých rostlin ČR jako silně ohrožené. V Evropě i v České republice žijí čtyři druhy ohrožených modrásků z rodu Maculinea, přičemž každý má svou živnou rostlinu, která slouží larvám k vývoji až do jejich 4. instaru. Celý rod Maculinea žije v myrmekofilním vztahu s mravenci rodu Myrmica. Každý zástupce rodu má víceméně specifické druhy hostitelských mravenců, u některých druhů se mohou shodovat a u některých se mohou lišit i v rámci druhu v závislosti na areálu rozšíření. Vývoj začíná nakladením relativně velkých vajíček na poupata a květy hořce. Vylíhlé housenky se živí 2–3 týdny nezralými semeníky, poté se prokoušou ven a vypadávají na zem. Jejich tělo obsahuje atraktanty, díky nimž je mravenčí dělnice považují za své larvy a odnesou je do mraveniště. Larvy Maculinea alcon se nechávají mravenci krmit. Vývoj může být jednoletý nebo dvouletý. Zpravidla na jaře se housenky kuklí a v létě vylíhlí motýli opouštějí mraveniště.

Obr. 2

Maculinea alcon (modrásek hořcový), vlevo sameček, vpravo samička, kmen Arthropoda - členovci » třída Insecta - hmyz » řád Lepidoptera - motýli » čleď Lycaenidae – modráskovití. Zdroj: http://www.lepidoptera.cz/index.php?id=96

Rozšíření v České republice je velmi lokální, je známo jen několik populací v českém a moravském termofytiku. Recentně byl zjištěn na Kokořínsku, Litoměřicku, v bývalém vojenském výcvikovém prostoru Mladá-Milovice, na Znojemsku, ve Žďánických vrších a v Bílých Karpatech. Tento druh je považován za vymírající, kriticky ohrožený. Ukončení tradičního managementu vede k zarůstání lokalit expanzivními druhy trav a keřů, tedy k nevyhnutelnému zániku modrásčích populací. Kolonie hostitelských mravenců se mohou v dostatečné početnosti a hustotě udržet pouze na lokalitách s nízkým a řídkým vegetačním krytem. Přežití životaschopných populací závisí na extenzívní pastvě či na jiných typech narušení, které zajišťují vhodné podmínky. Nejvhodnějším způsobem obhospodařování je extenzivní pastva

4

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY malých stád koz a ovcí. Nezbytná je především likvidace náletových dřevin a maloplošné narušení drnu v okolí hořců, tak aby mohlo dojít k přirozenému zmlazení populace. Ve vojenských výcvikových prostorech dochází k opakovanému maloplošnému narušení především v důsledku pohybu vojenské techniky, výbuchům cvičné munice a lokálním požárům.

Obr. 3

Mapa výskytu modráska hořcového v České republice. Zdroj: http://www.lepidoptera.cz/index.php?id=96

5

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY

Obr. 4

Apion flavimanum (nosatčík), kmen Arthropoda - členovci » třída Insecta - hmyz » řád Coleoptera - brouci » čeleď Brentidae – dlouhanovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id12486/

Cepaea vindobonensis - páskovka žíhaná Tento plž má kulovitou ulitu, dosahuje velikosti 20-25 mm. Na béžové ulitě je pět tmavohnědých pruhů (poslední pruh je nejširší), mezi prvním, druhým a druhým, třetím pruhem jsou dva tenké proužky. Obústí ulity je okrouhlé, světle hnědé. Ulita je rýhovaná. Noha je světlá. Od zbylých našich dvou druhů páskovek - páskovky hajní (Cepaea nemoralis) a páskovky keřové (Cepaea hortensis), lze tento druh rozeznat podle tmavé pásky, která dominuje v píštělové krajině. Páskovka hajní má obústí hnědé, páskovka keřová ho má bílé (světlé). Na rozdíl od předešlých druhů páskovka žíhaná nevytváří barevné formy a obývá suché biotopy. Tento druh páskovky obývá teplé oblasti, kde vyhledává křovinaté stráně, skalnaté stepi, ale najdeme ji i podél cest. Na těchto lokalitách je hojná a vyskytuje se i ve větším množství. Najdeme jí na rostlinstvu, ale i na skalách. Suché období přečkává zapouzdřená vápenitou blankou. Tento druh, hojný pouze v teplých oblastech a vázaný na lokality stepního charakteru, je považován za téměř ohrožený - NT.

6

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY

Obr. 5

Cepaea vindobonensis (páskovka žíhaná) s výrazně rýhovanou ulitu, kmen Mollusca - měkkýši » třída Gastropoda - plži » řád Pulmonata - plicnatí » čeleď Helicidae – hlemýžďovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/en/taxonimage/id992/?taxonid=2978

Buffo viridis - ropucha zelená Tento druh žáby má zavalité tělo dosahující velikosti do 9 cm (samci jsou menší) a má nápadné příušní žlázy (parotidy). Na hřbetní straně má zelenavé skvrny na světlém podkladu občas s červenými skvrnkami. Samci mají vnitřní nepárový rezonanční měchýř, který je zřetelný při kvákání. Ropucha zelená vyhledává osluněné nádrže, větší kaluže, rumiště, zahrady, lokality stepního a lesostepního charakteru. Dříve hojná ve městech na rumištích a zanedbaných plochách, kde dnes stojí například supermarkety. Její potravou jsou suchozemští bezobratlí. Potravu loví vymrštěním jazyka, větší kořist (např. žížaly) uchopuje přímo do čelistí. Je to převážně noční druh, pouze v období rozmnožování je aktivní i přes den. Rozmnožování probíhá od dubna do května. Samci se ozývají flétnovitým: „irrrrr.....irrrrr.....irrrrr.....“. Snůška je v podobě provazců a obsahuje 3 – 5 tisíc vajíček. V České republice je tento druh rozšířen ostrůvkovitě v nižších a středních polohách.

7

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY

Obr. 6

Bufo viridis (ropucha zelená), kmen Chordata - strunatci » třída Amphibia obojživelníci » řád Anura - žáby » čeleď Bufonidae – ropuchovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/en/taxonimage/id4750/?taxonid=324

Salamandra salamandra - mlok skvrnitý Mlok skvrnitý má velkou, širokou a zploštělou hlavu s nápadnými příušními žlázami (parotidami). Tělo dosahuje délky nejčastěji do 20 cm a je zavalité a válcovité. Ocas má válcovitý, ze stran zploštělý, tupě zakončený. Nápadné žlutočerné zbarvení představuje výstražné (aposematické) zbarvení. Tento druh preferuje vlhké listnaté a smíšené lesy v okolí potůčků a pramenišť. Vyskytuje se zejména na zarostlých a suťovitých svazích, s dostatkem úkrytů. Mlok skvrnitý se živí živočišnou potravou, jako jsou žížaly, slimáci, hmyz, pavouci a další bezobratlí. Aktivní je převážně v noci, ve dne jen za deštivého počasí. Mloci se rozmnožují na souši v druhé polovině roku v létě a na podzim. Samec nese samici na zádech a odkládá spermatofor, který samice nasaje do kloaky. Oplozená vajíčka se vyvíjejí v těle samice, na jaře samice rodí larvy do potůčků. Tento způsob rozmnožování se nazývá ovoviviparie. V České republice se vyskytuje mozaikovitě na území. Jako všichni ocasatí obojživelníci Střední Evropy snáší spíše nižší teploty, ta by neměla dlouhodobě přesáhnout 20°C. Mlok skvrnitý je druh silně ohrožený. Všichni v Evropě žijící ocasatí obojživelníci jsou navíc zahrnuti v tzv. Bernské konvenci. Jedná se o mezinárodní úmluvu o ochraně evropských planě rostoucích rostlin, volně žijících živočichů a přírodních stanovišť.

8

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY

Obr. 7

Salamandra salamandra (mlok skvrnitý), kmen Chordata - strunatci » třída Amphibia - obojživelníci » řád Salamandroidea - mloci » čeleď Salamandridae – mlokovití. Zdroj: http://www.biolib cz/cz/taxon/id307

Vipera berus (Zmije obecná) Zmije obecná je velmi přizpůsobivá, obývá rozmanité biotopy a dokáže snést mnohdy až extrémní kolísání teplot, zejména ve vysokých nadmořských výškách. Vyskytuje se od Anglie po Sachalin, od Středozemního moře až za severní polární kruh. Má ráda dostatek slunečního záření a vlhkosti. Často se vyskytuje například na prosluněných horských stráních, v rašeliništích nebo mokřadech. Zmije vykazuje obvykle noční aktivitu (potravu loví v noci, výjimkou jsou horské populace, které loví převážně za dne) přes den je ukryta nebo se vyhřívá na sluníčku. V České republice je výskyt zmije v nížinách ojedinělý, typickým areálem rozšíření jsou naopak výše položené oblasti s nadmořskou výškou nad 600 metrů, včetně nejvyšších horských poloh. Tělo zmije je zavalité s průměrnou délkou 65cm u samců a 80cm u samic. Hlavu má širokou trojúhelníkovitého tvaru. Všechny druhy zmijí mají vertikální roztažitelnou čočku. Specifickým znakem je kresba na hřbetní straně těla, která vede od konce hlavy po ocas s častým zbarvením od černé barvy až po šedavě stříbrnou. Zbarvení je velice variabilní může být od základní šedivé, pískové, okrové, načervenalé, černé, olivově zabarvené, kovově modré až po černé. Škála zabarvení je podmíněna především místem výskytu. Tento druh se živí především drobnými savci, jako jsou hraboši, myši, norníci, rejsci, bělozubky a krtci. Mladé zmije se živí malými skokany, čolky, mladými ještěrkami, slepýši, žížalami a slimáky. Zmije obecná patří mezi velmi plachá zvířata a člověka se bojí. Útočí jen v případě, když už nemá jinou možnost. Ve většině případů uštknutí šlo většinou o náhodný kontakt (šlápnutí, přimáčknutí, sednutí). Tento druh v zimě hibernuje v podzemních norách nebo v puklinách skal, kde může být mnohem hlouběji. Na jaře po skončení hibernace se zmije páří. Tento druh patří mezi

9

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY vejcoživorodé (ovoviviparní), tím se dokázala přizpůsobit nepříznivým podmínkám (zejména chladu), ve kterých se vyskytuje. Zmije udržuje svá vejce uvnitř těla, kde jsou vyživovány. Délka gravidity se pohybuje od 2 až 3 měsíců a je ovlivněna klimatickými podmínkami. Samice rodí 3 až 20 mláďat. Samci pohlavně dospívají kolem 3. až 4. roku, samice až kolem 4. až 5. roku života. Jedovatost zmije obecné je častým důvodem jejího hubení. V posledních letech byla téměř vyhubena z původních lokalit. V současné době je zmije obecná přísně chráněna. Všechny druhy zmijí ale i například chřestýši mají solenoglyfním typem zubů a jsou schopni regulovat množství vstříknutého jedu. Často ani při kousnutí v obraně jed nevpouštějí. Pochopitelně to není pravidlo a nemůžeme na to spoléhat. Jed zmije obecné je složen z mnoha desítek biologický aktivních látek, proteinových toxinů a enzymů. Z široké palety nejnebezpečnějších hadích toxinů nejsou v jedu zmije obecné obsaženy paralyzující postsynaptické neurotoxiny, kardiotoxiny, myotoxiny a látky nekrotizující. Letální dávka pro zdravého dospělého člověka je kolem 15 mg jedu v sušině a je srovnatelná s letální dávkou kobry indické (Naja naja) nebo Chřestýše brazilského (Crotalus durissus). Na druhou stranu dávky 15 mg jedu v sušině většina dospělých jedinců zmije nepřesahuje. V ČR bylo za roky 1999 - 2005 konzultováno v Toxinologickém centru Všeobecné fakultní nemocnice v Praze okolo 90 případů. V rámci těchto hlášených intoxikací bylo zjištěno 14 případů systémové intoxikace a 17 případů izolované lokální reakce. V souboru 11 uštknutých hospitalizovaných dětí na Slovensku u tří z nich nedošlo vůbec k aplikaci jedu, lokální reakce byly zaznamenány u 8 pacientů a celkové příznaky pouze u jednoho dítěte.

Obr. 8

Vipera berus (zmije obecná), kmen Chordata - strunatci » třída Reptilia - plazy » řád Squamata – Šupinatí» podřád Serpentes – Hadi. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxonimage/id27151

10

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY Lacerta viridis - ještěrka zelená Ještěrka zelená je největší středoevropská ještěrka dosahující velikosti 22-40 cm a je nápadná svým jasně zeleným zbarvením. Samice jsou hnědozelené. Má výrazně protaženou hlavu, ocas je dlouhý a tvoří zhruba 60% délky jejího těla. Má dlouhé a silné zadní končetiny s pěti prsty s drápy. Tento druh se vyskytuje v suchých stepních a lesostepních lokalitách, v České republice je poměrně hojná ve středním Povltaví, v Podyjí, na Pálavě. Její výskyt je udáván především mezi 200 a 350 metry nad mořem. Často se vyskytuje na skalnatých svazích nebo v údolích kolem řek. Má raději spíše členitý terén především suché a sluncem vyhřáté křovinaté stráně, které jí v případě potřeby poskytují rychle dostupný úkryt. Ještěrka zelená je značně teplomilná a je aktivní za dne, ve Střední Evropě zimuje od září do dubna, přezimuje ve skalních puklinách, norách nebo v dutinách stromů. Většina párů se spáří do května. Poté nakladou během června a července většinou 5 až 21 vajec, která kladou spíše do vlhčích míst, několik centimetrů pod zemský povrch. Mladé ještěrky se líhnou po 60 - 100 dnech a dosahují velikosti přibližně 8 - 10 centimetrů. Potravu tvoří hmyz a drobní plazi někdy i drobní ptáci a hlodavci. Ještěrka zelená je chráněna zákonem jako kriticky ohrožený druh. Důvodem je hlavně to, že je to druh velmi náchylný na jakoukoliv změnu svého biotopu. Proto by měly být zachovány stepní a lesostepní oblasti, ve kterých se ještěrky běžně vyskytují.

Obr. 9

Lacerta viridis (ještěrka zelená), kmen Chordata- strunatci » řád Squamata šupinatí» čeleď Lacertidae – ještěrkovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id357

Locustella luscinioides - cvrčilka slavíková Cvrčilka slavíková je menší než vrabec domácí (délka 13,5 – 15 cm, hmotnost 13 – 21 g). Zbarvení je jednobarevně načervenale hnědé se spodní stranou těla rezavě bílou se širokým,

11

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY stupňovitě zakulaceným ocasem. Obě pohlaví i mláďata se neliší. Hlas - mlaskavé vábení je slyšitelné pouze zblízka, zpěv je monotónní, někdy velmi dlouhé cvrčení „errrrr“. Žije skrytě v bažinatých oblastech s rozsáhlými rákosinami, často zarostlými vrbovým křovím. Při zpěvu obvykle šplhá vzhůru po rákosových stéblech. Hnízdí v květnu až červenci, 2x ročně. Tento druh si staví poměrně velké hnízdo z rákosových stébel a listů v hustém porostu nízko nad vodou. Samice snáší 4- 5 bělavých, jemně červenohnědě skvrnitých vajec, na kterých sedí oba rodiče po dobu 12 dnů a mláďata poté oba krmí po dobu 12 - 14 dnů. Tento druh se živý hmyzem, je to tažný pták, zimující v tropické Africe jižně od Sahary, k nám přilétá v dubnu a odlétá koncem srpna a v září. U nás se jedná o nejvzácnější druh cvrčilky. Vyskytuje se převážně v rybničnatých oblastech nižších poloh, většinou do 500 m n.m Tento druh je zapsán v Červeném seznamu ČR a je v kategorii EN - ohrožený druh.

Obr. 10 Locustella luscinioides (cvrčilka slavíková), kmen Chordata - strunatci » třída Aves - ptáci » řád Passeriformes - pěvci» čeleď Locustellidae – cvrčilkovití. Zdroj:http://www.biolib.cz/cz/taxon/id8896 Luscinia megarhynchos - slavík obecný kmen Chordata - strunatci » třída Aves - ptáci » řád Passeriformes - pěvci » čeleď Muscicapidae - lejskovití Tento druh pěvce dosahuje velikosti vrabce (15-16,5 cm, hmotnost: 16-27,5 g) vrch těla má světleji hnědý než slavík tmavý (Luscinia luscinia), křídla a ocas rezavohnědé, na hrdle bělavý, prsa okrová a ostatní spodina těla bělavá. Obě pohlaví jsou zbarvena stejně, mladí ptáci jsou na hřbetě a spodku těla šupinkovitě skvrnití. Obývá sušší biotopy než slavík tmavý (Luscinia luscinia), hlavně listnaté lesy nebo pruhy křovin a stromů s podrostem v otevřené krajině, místy i zahrady. Je to tažný druh, ze zimovišť se vrací v dubnu a květnu, odlétá od konce července do začátku října. Hnízdo staví samice,

12

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY často na zemi v hustém podrostu, zřídka i výše (cca do 1 m nad zemí). Snůška probíhá od konce dubna do konce června a obsahuje 3-5 vajec. Na vejcích sedí pouze samice (12-14 dní). Mláďata opouštějí hnízdo ještě neschopná letu (ve stáří 11 dnů), šplhají po vegetaci v okolí hnízda, létají ve stáří 14 dní. Pohlavně dospívají v následujícím roce. Tento druh se živí téměř výhradně živočišnou potravou (hmyz, pavouci) pouze na podzim v malé míře požírá i různé bobule. V České republice hnízdí na většině níže položených území, nejvýše vystupuje do výšek kolem 600 m.n.m., hlavními hnízdními oblastmi jsou severní a střední Čechy, zejména Polabí, jižní a střední Morava a nížinné oblasti Slezska. Tento druh je zapsán v Červeném seznamu ČR je v kategorii LC - málo dotčený druh.

Obr. 11 Luscinia megarhynchos (slavík obecný), kmen Chordata - strunatci » třída Aves ptáci » řád Passeriformes - pěvci » čeleď Muscicapidae – hejskovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id8867 Dendrocopos minor - strakapoud malý Tento druh má podobné zbarvený je jako strakapoud velký (Dendrocopos major), ale vrch hlavy za nahnědle bílým čelem je červený, celý vrch těla černobíle pruhovaný, stejně tak i vrchní strana křídel. Spodek těla je špinavě bílý, bez červené barvy, s podélnými tmavými skvrnami. Samice je zbarvena stejně, ale chybí jí červená barva na hlavě. Velikost těla se pohybuje mezi 14-17 cm, rozpětí křídel má 24-29 cm a váží 18-27 g. Zbarvením se podobá ostatním našim strakapoudům (Dendrocopos), je ale znatelně menší (velikosti vrabce).

13

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY Strakapoud malý obývá menší nebo řídké listnaté lesy, ale i lesy smíšené, lužní, břehové porosty a větší sady a parky. Hnízdí v dutinách stromů, které si sám vytesává. Od konce dubna do začátku června samice snáší většinou 5-6 vajec, sedí na nich oba rodiče 11-12 dní. Mláďata hnízdo opouštějí po 18-24 dnech, 8-14 dní jsou poté ještě rodiči voděna v okolí. Živí se živočišnou potravou (brouky, mravenci a dvoukřídlým hmyzem). Pouze v zimě si potravu příležitostně obohacuje různými semeny, zalétá i na krmítka. V celém areálu svého rozšíření je to stálý druh, v mimohnízdním období se pohybuje v nejbližším okolí hnízdišť. V České republice je rozšířen v nížinách a pahorkatinách po celém území. Ve vyšších polohách je vzácný. Tento druh je zapsán v Červeném seznamu ČR je zařazen do kategorie VU - druh zranitelný.

Obr. 12 Dendrocopos minor (strakapoud malý), kmen Chordata - strunatci » třída Aves ptáci » řád Piciformes - šplhavci » čeleď Picidae – datlovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id8798 Canis lupus – vlk obecný Fotopasti umístěné v Chráněné krajinné oblasti Kokořínsko-Máchův kraj zachytily v tomto létě v okolí Doks vlčí rodinu. Podle odborníků jde po 100 letech o první doložené rozmnožování těchto šelem na území Čech. Poprvé zachytila pohyb vlka v CHKO v březnu fotopast umístěná v blízkosti rybníka Břehyně u Doks. Pozorování a následně i snímky z fotopasti z července a srpna potvrdily, že se

14

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY v oblasti vyskytují rodiče s vlčaty. Vlkům se v oblasti daří dobře díky velkému zalesněnému prostoru bez lidské aktivity a také dostatku potravy, tedy hlavně drobné zvěře. Máchův kraj se 1. 9. 2014 oficiálně stal součástí Chráněné krajinné oblasti Kokořínsko, vznikla tak nová CHKO Kokořínsko-Máchův kraj. Vláda rozhodla na jaře, že oblast kolem Doksů bude do CHKO nově zahrnuta. Mělo by to zaručit zachování unikátní přírody. Pro správu oblasti to bude znamenat zvýšení nákladů na udržování, ale i rozvoj cestovního ruchu. Rozšíření CHKO Kokořínsko o oblast Máchova kraje trvalo sedm let.

Obr. 13 Snímek vlčete fotopastí. Zdroj: CHKO Kokořínsko-Máchův kraj

Obr. 14 Snímek vlčete v CHKO Kokořínsko-Máchův kraj. Zdroj: CHKO Kokořínsko-Máchův kraj

15

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY 2

ÚŠTĚK, OSTRÉ (PARKOVIŠTĚ), PTAČÍ DŮL, HELFENBURK (ZŘÍCENINA HRADU), KALVÁRIE S KŘÍŽOVOU CESTOU

Obr. 15 Mapka oblasti vycházky Zdroj: http://www.mapy.cz / Tato oblast se nachází mez CHKO České středohoří a CHKO Kokořínsko. Cesta vede kolem zříceniny hradu, která leží zcela netradičně v hlubokém údolí mezi lesy na jihovýchod od vsi Ostré. Dojde se na ni po červené turistické značce nebo po lesní cestě značené žlutou turistickou značkou, která vede údolím potoka. Červená turistická značka začíná na parkovišti, které leží u silnice z Úštěka do Ostrého. Počátky hradu sahají před rok 1375, kdy Hanuš z Helfenburku prodal Helfenburk, jinak zvaný Hrádek, pražskému arcibiskupství. Stavební přeměny po roce 1375 změnily charakter hradu od základů. Hrad byl na počátku třicetileté války (18 listopadu 1620) vypálen, byl to první krok k jeho zkáze. Hrad postupně upadl v zapomnění. Opuštěn zůstal až do roku 1887, kdy majitel panství Josef von Schroll zahájil opravy hradu a rekonstrukci zřícené části věže. V současné době je hrad ve vlastnictví města Úštěk, na jehož správním území Helfenburk leží. O údržbu a průvodcovskou činnost se od roku 1978 stará skupina dobrovolníků.

16

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY 3

VELKÉ ŽERNOSEKY – PO POLNÍ CESTĚ – PORTA BOHEMICA – KALVÁRIE, STRÁŽIŠTĚ, VELKÁ A MALÁ VENDULA S VINICEMI A ZPĚT DO VELKÝCH ŽERNOSEK

Obr. 16 Mapka oblasti vycházky. Zdroj: http://www.mapy.cz Přírodní rezervace Kalvárie zvaná též Tříkřížový vrch se nachází nedaleko Velkých Žernosek a je součástí masivu Česká brána. Rezervace je složená z vrchů Kalvárie a Velká Vendula, vzájemně oddělených Jelením příkopem. Na náhorní plošině se táhne valové opevnění z doby asi 1000 let př. n. l.. Později keltské a slovanské hradiště. Je odtud hezký výhled na Velké Žernoseky, Radobýl, Hazmburk, Lovoš, Milešovku. Z rostlinstva se zde vyskytuje stepní květena, například kozinec rakouský, kavyl Ivanův, kosatec bezlistý, tařice skalní nebo třeba divizna brunátná. Z geologického hlediska se jedná o zajímavou lokalitu, která je celá tvořena mocným tělesem amfibolitů, které je vyklíněné na rozhraní dvou významných regionálních jednotek Českého masivu, oblastí krušnohorsko-durinské a tepelsko-barrandienské. Východně od Kalvárie vystupují slabě metamorfované horniny fylitového komplexu.

17

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY 4

TŘEBENICE – MUZEUM ČESKÉHO GRANÁTU, PAK AUTOBUSEM DO OBCE BOREČ ČI DO REŽNÉHO ÚJEZDA A ODSUD NA BOREČ (FUMAROLY – SYSTÉM PROVĚTRÁVÁNÍ KOPCE, LIPOVÉ HABŘINY A ENDEMICKÁ JATROVKA TARGIONELA – BOREČKA) 4.1 Muzeum českého granátu Muzeum českého granátu Třebenice nabízí ucelený přehled těžby a zpracování českého granátu, kolekci šperků z českého granátu včetně sady šperků Ulriky von Levetzow. Expozice umístěna v bývalém luteránském kostele. Český granát je pyrop, chemický vzorec Mg3Al2[SiO4]3 (tetraoxokřemičitan hořečnato-hlinitý), soustava krychlová. Název pochází z řeckého pyropos – podobný ohni podle barvy nerostu. Pyropy z nalezišť v Čechách se nazývají český granát. Pyropy jsou typickým minerálem bazických až ultrabazických magmatických hornin, jako jsou peridotity (olivínovce). Dále se pyropy nacházejí v hadcích vzniklých přeměnou peridotitů. Pyropy vzdorují větrání, proto je většinou nacházíme v náplavech. Pyrop byl od starověku v Evropě nejoblíbenější ze skupiny červeně zabarvených minerálů. Od raného středověku (asi od 5. století n. l.) se sbíral v Českém středohoří a vyvážel se. Od roku 1742 císařovna Marie Terezie zakázala vývoz surových pyropů z Čech, a tím umožnila monopol zpracovávání tohoto granátu klenotníky z českých zemí. Ze všech pyropů jsou nejvíce ceněné granáty z Čech, které mají jen malé rozměry. Průměr 5 milimetrů se již považuje za výjimečný a 8 milimetrů je raritní. Pyropy se brousí do podoby fasetovaných brusů. V minulosti byly oblíbené granátové šňůry a růžence, sestavené z provrtaných, pouze přibroušených surových zrn. Pyropy se pro svou tvrdost používají též do ložisek jemných přístrojů. Zvláště výhodné jsou jako kotvové kameny pro velmi přesné hodiny. Pyrop má výborné fyzikální vlastnosti, hlavně tepelnou vodivost a elasticitu. Lze ho též použít jako vynikající brusný a lešticí materiál. Nejznámějším nalezištěm jsou jižní svahy Českého středohoří, (v okolí Třebívlic, Třebenic, Podsedic, Dlažkovic a Měrunic). Ložiska se nalézají v náplavech (pyropové štěrky). Primárních výskytů je málo (vrch Linhorka). Další výskyty pyropů jsou na nalezištích diamantů u Kimberley v Jihoafrické republice, v Tanzánii, v Arizoně v USA a v kimberlitech na nalezištích diamantů v Jakutsku v Rusku. Podle jednotlivých nalezišť bývá pyrop označován nejen jako český granát, ale i obchodními názvy jako "kapský rubín" nebo "arizonský rubín". Švýcarské a jihoafrické pyropy jsou hůře probarvené než kameny z Čech (české granáty). Méně významná naleziště jsou v Mongolsku, Barmě, Austrálii, Tanzanii a v Brazílii.

18

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY

Obr. 17 Český granát. Zdroj: http:// ekonomika.idnes.cz 4.2 Naučná stezka Boreč Borečský vrch se spolu s Lovošem nachází poblíž města Lovosice. Svojí výškou 469 metrů není zvláštní dominantou ani nemá na první pohled ničím výjimečný tvar. Přesto patří k atraktivním turistickým cílům této oblasti a ve Středohoří je jedním z nejstarších chráněných území. Byla zde vybudována jedna z prvních okružních naučných stezek roku 1981 o délce 3 km. Nověji se pak Borečský vrch stal jednou z prvních evropsky významných lokalit, které jsou na území Chráněné krajinné oblasti České středohoří součástí soustavy NATURA 2000. Důvodem k zařazení mezi evropsky významná chráněná území je výskyt kriticky ohroženého rostlinného druhu koniklec otevřený, ale již předtím zde byla v roce 1951 vyhlášena přírodní rezervace s cílem zachovat celá společenstva rostlin teplých strání, skal, sutí a také hajní květenu tohoto homolovitého vrchu zajímavého i výstupy teplých a vlhkých par z puklin na jeho temeni v zimním období a naopak studeného vzduchu ze sutí na úpatí během jara a léta. Na exhalace teplého vzduchu je vázán výskyt unikátního druhu mechorostu ze skupiny játrovek, který zdejšímu vrchu vděčí za svoje jméno – borečky vzácné. V roce 1992 byl Borečský vrch podle nového zákona o ochraně přírody a krajiny převeden do kategorie národní přírodní památka.

19

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY

Obr. 18 Mapa vrcholu Boreč s naučnou stezkou. Zdroj: http//www.sci.muni.cz/botany/rolecek/CHU_Ceske_stredohori.pdf

20

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY 4.3 Fauna Borečského vrchu Z fauny a zástupců obojživelníků se zde vyskytuje mlok skvrnitý (Salamandra salamandra), ropucha zelená (Bufo viridis). Balvanité sutě mohou sloužit jako úkryt několika druhů netopýrů (např. netopýr vousatý - Myotis mystacinus). V sutích žije několik specializovaných druhů hmyzu, např. brouk druhu Pterostichus negligens (střevlíček). Vzácností je zde brouk druhu Choleva lederiana z čeledi lanýžovníkovytých. Z ptáků jsou tu hlavně pěvci, ale je zde možnost nalézt dravce - jestřába lesního (Accipiter gentilis) a krahujce obecného (Accipiter nisus). Myotis mystacinus - netopýr vousatý Tento druh s hmotnsotí 4,5 až 6,5 g a délkou 35 až 48 mm je jeden z našich nejmenších netopýrů. Boltce má poměrně krátké a zřetelně zahrocené. Netopýr vousatý má boltce i létací blány hnědočerné, srst na hřbetě černohnědou a na břiše světle šedou. Je to jeden z našich poměrně vzácných druhů, častěji nalézaný pouze v některých podhorských a horských oblastech, ve kterých vystupuje až k horní hranici lesa. V nižších polohách dává přednost členité, otevřené až polootevřené krajině s parky, menšími plochami lesů a s dostatkem vodních ploch.

Obr. 19

Myotis mystacinus (netopýr vousatý), kmen Chordata - strunatci » třída Mammalia - savci » řád Chiroptera - letouni » čeleď Vespertilionidae netopýrovití Zdroj. http://www.biolib.cz/cz/taxonimage/id157738/?taxonid=2276

21

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY Accipiter gentilis – jestřáb lesní Jestřáb lesní je dravec veliký jako káně lesní, rozpětí křídel dosahuje od 95 do 120 cm a hmotnost je u samců od 570 do 950 g, samic od 970 do 1750g. Samec je menší než samice. V letu je podobný krahujci obecnému, ale je větší. Nohy jsou žluté s mohutnými spáry. Mladí jedinci jsou celkově hnědí, na hrudi s podélným vzorem, jejich oční duhovka je hnědočervená, staří ptáci jsou popelavě šedí na hrudi mají příčný vlnkovaný vzor, oční duhovka je oranžová.Tok a stavba hnízda probíhá už od konce zimy, hnízdí v lesních porostech v březnu až červnu. Hnízdo z větví je umístěno vysoko v korunách stromů. Samice snáší 2 - 4 vejce na kterých sedí sama, mláďata poté krmí oba rodiče na hnízdě. Potravu tvoří převážně ptáci do velikosti kachny, méně i savci do velikosti králíka. Kořist loví obratně ve vzduchu nebo se na ni vrhá na zemi. Jestřáb lesní je typický lovec číhající v záloze na kořist, kterou překvapí náhlým útokem. Jestřáb lesní je u nás stálý pták.Vyskytuje se na většině území, chybí jen v bezlesých oblastech. V Evropě došlo k silnému poklesu stavů vinou pronásledování již v 19. století. Během 20. století početnost kolísala, hlavně v 50. a 60. letech silně klesla, patrně v souvislosti s užíváním vysoce toxických pesticidů v zemědělství. Od 70. let potom stavy stoupají.

Obr. 20 Accipiter gentilis (jestřáb lesní), kmen Chordata - strunatci » třída Aves - ptáci » řád Accipitriformes - dravci » čeleď Accipitridae – jestřábovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id8522/ Accipiter nisus - krahujec obecný Krahujec obecný je pták veliký jako hrdlička, s rozpětím křídel od 60 do 80 cm a hmotností 110 až 340 g. Samec je menší než samice. V letu se poznává podle širokých křídel, jejich rychlé údery střídá s krátkým plachtěním (na rozdíl od poštolky obecné) se v letu nikdy

22

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY netřepotá na místě. Dospělý samec se od samice liší nejen velikostí, ale i červenavou barvou hrudi. Staří ptáci jsou převážně šedí, mladí ptáci jsou hnědí. Oční duhovka dospělých ptáků je oranžová, u mladých ptáků je červenohnědá. Běžně hnízdí v jehličnatých lesích, mnohdy však i v otevřené krajině. Hnízdí v květnu až červnu. Samice snáší 4 až 6 oblých hustě hnědě skvrnitých vajec, na kterých sedí sama po dobu a mláďata poté krmí oba rodiče po dobu asi 4 týdnů na hnízdě a určitou dobu ještě i po jeho opuštění. Potravu tvoří převážně drobné ptactvo. Krahujec obecný je částečně tažný pták, u nás většinou odlétají pouze mláďata, staří jedinci zůstávají celý rok. Vlivem silného pronásledování došlo v 19. století v Evropě k silnému poklesu stavů. Po druhé světové válce díky ochraně došlo k navýšení stavů, poté se ale hlavně v důsledku používání pesticidů mezi lety 1950-70 stavy opět citelně snížily. Od 80. let minulého století početnost opět stoupá, v roce 2004 žilo v Evropě více než 340 tisíc párů. Je zapsán v Červeném seznamu ČR v kategorii VU-zranitelný druh.

Obr. 21 Accipiter nisus (krahujec obecný), kmen Chordata - strunatci » třída Aves - ptáci » řád Accipitriformes - dravci » čeleď Accipitridae – jestřábovití. Zdroj: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id852 5

ZÁVĚR Fauna Českého středohoří není tak podrobně prozkoumána jako flóra. Žije zde mnoho živočichů, kteří jsou celorepublikově rozšíření, ale vyskytují se zde i druhy vzácné a chráněné. Toto území je typické svou krajinou, geologickým původem, který ovlivňuje celkový ráz krajiny a vytváří tak stanoviště pro tyto druhy živočichů. Není možné zde zmínit všechny živočichy této oblasti, proto jsou zde jen vybrané druhy.

23

BIOLOGIE ŽIVOČICHOVÉ NAŠÍ KRAJINY LITERATURA 1. Beneš J., Konvička M., Dvořák J., Fric Z., Havelda Z., Pavlíčko A., Vrabec V., Weidenhoffer Z. (eds.) (2002): Motýli české republiky: Rozšíření a ochrana I, II. 857 pp. SOM, Praha. 2. Dungel J., Řehák Z. (2011): Atlas ryb, obojživelníků a plazů České a Slovenské republiky, Academia Praha. 3. Gotz Bohuslav, Turnovec Ivan, Urbanec, Jaroslav (1979): Granáty Českého středohoří. Teplice 4. Hudec, K. a kol. (1983): Fauna ČSSR. Ptáci 3/1.Academia Praha. 5. Hudec, K. a kol. (2005): Fauna ČR. Ptáci 2/2.Academia Praha. 6. Konvička M. a Beneš J. (2006) Metodika monitoringu evropsky významného druhu přástevník kostivalový (Callimorpha quadripunctaria). Unpubl. 8 pp. MS, Praha: AOPK ČR. 7. Marhoul P. a Turoňová D. (2007): Zásady managementu stanovišť druhů v evropsky významných lokalitách. 201 pp. Praha: AOPK ČR. 8. Šťastný, K. Bejček, V.Hudec,K.(2006):Atlas hnízdního rozšíření ptáků v ČR 2001-2003. AVENTINUM. 9. http://www.ceskestredohori.ochranaprirody.cz/ 10. http://www.biolib.cz/ 11. http://www.biomonitoring.cz/druhy.php?druhID=13 12. http://www.lepidoptera.cz/ 13. http://www.reptilarium.cz/index.php/atlas-plazu/46-zmije-obecna 14. http://www.zooliberec.cz/ 15. http://cs.wikipedia.org/w/index.php?tit 16. http//www.sci.muni.cz/botany/rolecek/CHU_Ceske_stredohori.pdf 17. http://www.novinky.cz/domaci/346696-na-kokorinsku-se-objevila-vlci-rodinka-po-stoletech.html 18. http://cs.wikipedia.org/wiki/Pyrop 19. http://zajimavosti.infocesko.cz/ 20. http://lokality.geology.cz/1344 21. http://www.mapy.cz 22. http://www.mesto-ustek.com/

24

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ TÉMA: PRAHA ASTRONOMICKÁ AUTOŘI: RNDr. MIROSLAV RANDA, Ph.D, Doc. RNDr MARTIN ŠOLC, CSc. 1 ÚVOD V Praze se v průběhu minulých století odehrávalo mnoho událostí, které jsou spojeny s astronomií. V Praze žilo a tvořilo mnoho astronomů, budovaly se zde astronomické instituce, observatoře, … Praha byla ve 14. století, na přelomu 16. a 17. století i v jiných dobách světovým centrem astronomie. Proto je dodnes v Praze mnoho památek na astronomické události i pamětních desek a zajímavých objektů dokumentujících rozvoj astronomie. Největší koncentrace takových památek je na Starém Městě. Jejich mapka a stručný popis následují. Předložený materiál se zaměřuje na ty objekty, které jsou dostupné pouze venku a kde jsou tedy zhoršené podmínky pro poslech komentáře. Astronomické pamětihodnosti v interiérech budou podrobně komentovány při vlastní multioborové exkurzi. Seznam astronomických (a také fyzikálních a matematických) pamětihodností staré Prahy. Čísla označují polohu na mapce na následující straně. 1. Pražský orloj (1410) 2. Pražský poledník 3. Einsteinova pamětní deska 4. Týnský kostel, hrob T. Brahe 5. Dopplerova pamětní deska 6. Bolzanova pamětní deska 7. Bývalý dům hodináře J. Bürgi 8. Kolej krále Václava (nyní dům čp. 573), Kepler (1604-1607) 9. Bývalý Fyzikální ústav německé university, E. Mach 10. Karolinum, Pražská univerzita (zal. 1348, dnes rektorát) 11. Dům J. M. Marci (1595-1667) 12. Týnská škola, působiště Křišťana z Prachatic 13. Pražská technická universita, bývalý rektorát; F. Gerstner 14. Dům V. Náprstka a dům rodičů T. Hájka (1526-1601) 15. Klementinum, Astronomická věž (1722) 16. Karlův most 1357, středověká kosmologie na mostecké věži Keplerův dům (16071612) a Keplerovo muzeum

25

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 1

Plánek astronomických památek v centru Prahy (s využitím http://www.mapy.cz)

2 PAMĚTNÍ DESKY NA ÚZEMÍ STARÉHO MĚSTA PRAŽSKÉHO V centru Prahy je velká koncentrace pamětních desek. Následující kapitola přináší stručný přehled těch z nich, které mají souvislost s astronomií. Spolu s vyobrazením každé desky je připojen stručný komentář k desce.

26

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 2.1 Bernard Bolzano (1781–1848) Dům čp. 590 v Celetné ulici 25, bronzová pamětní deska s reliéfní podobiznou byla odhalena 1981, autor Jiří Kryštůfek.

Obr. 2

Pamětní deska Bernarda Bolzana (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

Bernard Bolzano byl významným matematikem, který působil na pražské univerzitě počátkem 19. století, dokud mu nebylo císařem Františkem Josefem I. znemožněno vyučování pro podporu a prosazování reforem. V matematice se zabýval zejména analýzou a studoval nekonečně malá a nekonečně velká čísla. S jeho jménem je spojena funkce (kterou vymyslel), která je neklesající, ale v žádném bodě nemá derivaci. 2.2 Kolej krále Václava Kamenná pamětní deska v pasáži domu čp. 573 na Ovocném trhu, Praha 1 Staré Město, připomíná pobyt J. Keplera na pražské univerzitě. Zde dokončil knihu o optice „Ad Vitellionis paralipomena (1604), pozoroval supernovu 1604 „De Stella nova in pede Serpentarii“ a objevil prvé dva zákony nesoucí jeho jméno.

27

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 3

Pamětní deska na koleji krále Václava (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

2.3 Johannes Kepler (1571–1630) Na domě čp. 188 v Karlově ulici 4 je bronzová pamětní deska s reliéfním portrétem. V letech 1607-1612 zde žil Johannes Kepler; v té době publikoval první dva zákony o pohybu planet kolem Slunce, spis o sněhové vločce, komentář ke Galileovu Hvězdnému poslu a napsal sci-fi o cestě na Měsíc, která vyšla až po jeho smrti. Autorkou je S. Hajerová 1971 – Pražské památkové středisko.

Obr. 4

Pamětní deska Johanna Keplera (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

28

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 2.4 Jan Marek Marci (1595–1667) Na domě čp. 472 v Melantrichově ulici Praha 1, Staré Město je velká bronzová pamětní deska se stylizovaným portrétem a nápisem: „V tomto domě žil vynikající fyzik a lékař, rektor pražské univerzity Jan Marek Marci 1595–1667“. Autorem je L. Šindelář, 1968, ČSAV. Symbolicky jsou znázorněny obory, jimž se Marek věnoval – mechanika (zákon zachování hybnosti, předání hybnosti mezi kanónovými koulemi), optika (spis Thaumantias sive liber de arcu coelesti deque colorum apparentium natura, 1648, o barvách duhy), kvadratura kruhu, krevní oběh matky a plodu (1637 jej v Praze navštívil William Harvey; 1669 byl Marek zvolen do Royal Society v Londýně).

Obr. 5

Pamětní deska Jana Marka Marciho (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

29

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 2.5 Albert Einstein (1879–1953) Na domě čp. 551 na Staroměstském náměstí 17 je pamětní deska s reliéfem hlavy a českým a anglickým textem. Autor Zdeněk Kolářský, Jednota českých matematiků a fyziků. Deska byla odhalena 14. 3. 1999 za přítomnosti pražského primátora Jana Kasla, prezidenta Akademie věd Rudolfa Zahradníka, děkana Matematicko-fyzikální fakulty UK Bedřicha Sedláka a autorky námětu Aleny Šolcové z JČMF. Einstein v Praze publikoval 11 prací, z toho jednu o ohybu světelných paprsků v gravitačním poli Slunce; tato práce vyústila v obecnou teorii relativity. Einstein se rovněž zajímal o ohyb světla vzdálené hvězdy při průchodu kolem hvězdy bližší; podle jeho přítele Erwina Finlaye-Freundlicha takové uspořádání hvězd v Galaxii mělo být nepravděpodobné, a tak Einstein věc odložil. Stejný výpočet ohybu světla pak publikoval 1936 na popud českého inženýra Rudolfa Mandla v USA. Gravitační čočky byly objeveny v r. 1979.

Obr. 6

Pamětní deska Alberta Einsteina (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

30

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 2.6 Christian Doppler (1803–1853) Na domě čp. 798 v ulici U obecního dvora 5, Praha 1 Staré Město, je pamětní deska s česko-německým textem: „V tomto domě žil v letech 1843–1847 matematik a fyzik Chrishan Doppler * 1803 Salzburg † 1853 Benátky". Deska byla odhalena 10. 3. 2006.

Obr. 7

Pamětní deska Christiana Dopplera (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

Na průčelí domu čp. 6 na Karlově náměstí 20, Praha 2 Nové Město, je bílá mramorová deska z roku 1903 věnovaná Christianu Dopplerovi. Na desce je zlatým písmem vyryt text: „V tomto domě čp. 4-II, který stával na tomto místě, žil a bádal před uveřejněním svého světoznámého principu (1842), na němž buduje dnešní astrofysika, věhlasný učenec Kristian Doppler profesor mathematiky a praktické geometrie na technice v Praze. Narodil se roku 1803 v Solnohradě. Zemřel r. 1854 v Benátkách“. Datum úmrtí je správně 1853. O jevu nesoucím jeho jméno přednášel prvně dne 25. května 1842 ve Vlasteneckém sálu Karolina, který tehdy používala Královská česká společnost nauk jako knihovnu;

31

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ přednáška byla určena pro její přírodovědnou třídu a přítomno bylo 6 posluchačů. O přednášce dělal zápis František Palacký a doporučil ji к publikaci. Ta pak vyšla německy v Pojednáních KČSN pod názvem „O barevném světle dvojhvězd“. Zde bylo vše chybně kromě vzorce pro změnu pozorované frekvence záření při vzájemném pohybu zdroje a pozorovatele, různé barvy hvězd jsou dány jejich hmotností a stupněm vývoje, nikoliv jejich pohybem.

Obr. 8

Pamětní deska Christiana Dopplera (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

2.7 Poprava českých pánů (1621) Na východní stěně Staroměstské radnice na Staroměstském náměstí 1, Praha 1 Staré Město, je zavěšena pamětní deska připomínající popravu českých pánů v červnu 1621 s následujícím textem: „Na místě zde v dlažbě vyznačeném stálo popraviště, na kterém v pondělí dne 21. června L.P. 1621 od hodiny páté až do deváté ranní obětovalo svůj život pro hájení svobody království českého těchto 27 mučedníků:" Dále jsou uvedena jména popravených, mezi nimi i osoby spojené s astronomií Jáchym Ondřej Šlik, Kryštof Harant z Polžic a Bezdružic a Jan Jesenský.

32

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 9

Pamětní deska popravy českých pánů (http://www.pametni-desky-v-praze.cz)

33

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 2.8 Staroměstská mostecká věž (1357) Staroměstská mostecká věž byla založena 1357, 9. 7. ráno (v 5.31 h). Kamenná pamětní deska umístěná na její severní straně s rytým latinským nápisem připomíná boj obránců Starého města – Pražanů a studentů – se Švédy na Karlově mostě v roce 1648. (autor G. B. Spinetti, 1650). Fasáda obrácená ke Starému Městu znázorňuje aristotelskou středověkou kosmologii. Sféra pozemská od chodníku po konzole oblouku je charakterizována lidskými nectnostmi – symboly (zprava doleva) prodejné lásky, obžerství, troufalostí vzhledem ke slabým a dvojicí rytíře pátrajícího rukou pod hábitem jeptišky. Následuje sféra měsíční, jíž vévodil sv. Václav na viničném sloupu (dnes na rohu náměstíčka), charakterizovaná měsíčním číslem 28 (počet krabů - ozdob na oblouku). Sluneční sféře vládne sv. Vít na symbolu mostu, jsou zde Karel IV. a Václav IV. Další sféra je hvězdná se sv. Vojtěchem a sv. Zikmundem.

Obr. 10

Pamětní deska na Staroměstské mostecké věži (http://www.pametni-deskyv praze.cz)

34

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 2.9 Tycho Brahe (1546–1601) Tycho Brahe (Tyge Ottesen Brahe) byl význačný dánský astronom. Ve své době byl nejpřesnějším pozorovatelem hvězdné oblohy. Poté, co se v roce 1597 nepohodl s novým dánským králem, opustil svou velkolepou observatoř Uranienborg na ostrově Hven, který dnes patří Švédsku, několik let cestoval po Evropě a v roce 1599 byl Rudolfem II. na přímluvu Tadeáše Hájka z Hájku pozván do Prahy, kde působil jako císařský astrolog u dvora. Vybudoval novou observatoř v Benátkách nad Jizerou, kde mu v posledních měsících života byl asistentem Johannes Kepler.

Obr. 11

Náhrobní kámen Tychona Brahe (http://www.asu.cas.cz)

35

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ 3 ORLOJ „Nejednou již bylo užito obrazu orloje a zejména obrazu jeho astronomického ciferníku jako symbolu času, tradice a historie. Mějme na paměti, že orloj je rovněž svědectvím vysoké úrovně etického a estetického cítění jeho tvůrců a jejich vědomí lidské sounáležitosti s harmonií vesmírného dění.“ Zdeněk Horský

Pražský orloj vychází z koncepce středověkého univerzálního astronomického přístroje – astrolábu.

Obr. 12

Astroláb a orloj (http://leccos.com/index.php/clanky/astrolab a http://www.orloj.eu/cs/homel.htm)

Astroláb je přístroj, který se používal ve starověku a středověku к určování zeměpisné polohy, a to podle průchodu známé hvězdy stejnou výškou. Jeho používání bylo přednášeno po několik semestrů na vysokých školách. Na Karlově univerzitě působící Křišťan z Prachatic (před 1370 až 1439, v roce 1405 rektor Karlovy univerzity) napsal v roce 1407 o používání

36

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ astrolábu publikaci Stavba a užití astrolábu, kterou к novodobému vydání (Praha, Filosofia 2001) připravili Alena a Petr Hadravovi. Astronomické výpočty pro pražský orloj jsou přisuzovány mladšímu současníkovi Křišťana z Prachatic, kterým byl Jan Ondřejův, zvaný Šindel (asi 1375 až asi 1456, v roce 1410 rektor Karlovy univerzity). Podle jeho návrhu orloj v roce 1410 sestrojil hodinář Mikuláš z Kadaně, jak prokázal významný historik astronomie Zdeněk Horský teprve v 80. letech minulého století. Přestože starší publikace datují vznik orloje až na konec 15. století, o vzniku orloje svědčí kromě architektonických prvků z parléřské huti (zanikla v době husitských válek asi v roce 1419), stereografícké projekci ze severního pólu Země (používala se u orlojů v Evropě asi do poloviny 15. století, pak převládla projekce z jižního pólu) a zmínky v publikaci o geometrii Tadeáše Hájka z Hájku z roku 1557 objevené Z. Horským v roce 1959 zejména listina, kterou v roce 1962 prostudoval Stanislav Macháček v archivu hlavního města Prahy. Jedná se o opis listu purkmistra a rady Starého Města Prahy v orlojnické knize z 9. 10. 1410 (originál psaný německy se bohužel nezachoval), který obsahuje informaci o odměně, kterou za práci dostal orlojník Mikuláš (z Kadaně), konkrétně „dům vedle brány městské, kdež se do Nového Města na Koňský trh jde po příkopích městských“.1 Plné znění uvádí publikace S. Michala Hodinářství a hodináři v Českých zemích vydaná v roce 2002 v Praze: „My, purkmistr a rada velikého města Prahy známo ěiníme tímto listem vůbec přede všemi kdež čten, slyšán a viděn bude. Poněvadž Bůh všemohoucí vedle své nestihlé moudrosti všechno stvoření obdařuje dary rozličnými, některé obdaří urozeností, jiné bohatstvím, jiné pokorou, jiné uměním a vnuknutím vysokých smyslův a tak podle své vůle jednomu každému ne bez zvláštní příčiny dary své uděluje, aby lidé vespolek sobě pomáhali a v pravé lásce jeden druhého břímě nésti se snažili a jakož jest slovutný mistr Mikuláš z Kadaně, přísežný mistr orloje našeho, kteréhož jsme přijali к dobrému vší obce , aby náš orloj lépěji spravil, než jest mistr Albrecht to před ním učinil, za což jemu deset kop grošů ročního platu z Rathauzu našeho dávati máme, polovici na den sv. Havla a druhou polovici na sv. Jiří, jakož jsme to tolikéž mistru Albrechtovi dávali. Obzvláště pak, že jest dotčený mistr Mikuláš vedle svého mistrovství a smyslu přirozeného tomuto městu a vší obci ku poctivosti udělal 1

http://www.orloj.eu/cs/mikulas_z_kadane.htm

37

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ astrolabium, v němž Slunce svůj pravý běh vykonává (v německém textu: v němž Slunce vykonává svůj pravý běh v zodiaku ve dvanácti znameních v devatenácti letech svůj běh dokončuje jako na nebi) jako na obloze nebeské, přitom se spatřuje, jak Slunce každého dne vychází a zapadá ukazujíc poledne i půlnoc s rovnými i nerovnými hodinami, při tom jest také sféra, kteráž ukazuje každodenně na kterém znamením zlým nebo dobrým jest jako i kdy Měsíc přibejvá nebo ubejvá každé čtyři neděle, jako na nebi - tolikéž, kdy Měsíc nový neb na plně jest, nadto napsány jsou všickni svátkové přes celý rok na předním kole, kterážto kola s jejich hnutím mají třiceti kol s třimi tryby, kteréž davši к tomu své železo na svůj náklad a vedle smyslu svého s velikou prací udělal. К tomu i udělal nová kola к velikému orloji v straně bicí s svým vlastním nákladem, kteréžto takové jeho náklady a těžké práce, kteréž městu tomuto к poctivosti činil a dále činiti bude při sobie pováživši. Poněvadž každý dělník, aby mu mzda jeho dána byla hoden jest, protože jsme s dobrým rozmyslem naším svrchu psanému mistru Mikulášovi a dědicům jeho za odměnu učiniti a jemu dům dali vedle brány městské kdež se do Nového Města na Koňský trh jde po příkopích městských, blíže našich chlebných kotcův, kterýž on rozšířil a na svůj náklad vystavěl, к tomu zapisujeme jemu a dědicům jeho na témž domě a místě padesát kop grošů hotových peněz, kteréž na něm míti má,,na tento způsob, pokudž bychom my aneb budoucí naši správcové města Prahy, týž dům zbořiti aneb jináč к potřebě města obrátiti chtěli, tehdy máme my aneb kdokoliv jiný jemu hotových padesát kop grošů dáti a téhož domu se ujiti a vedle svrchu psaného práva může dotčený mistr Mikuláš za zdravého života svého anebna smrtelné posteli své, o tom o všem říditi bez překážky všeliké.“2 Orloj je členěn do tří vertikálních částí. Nejvyšší část obsahuje okénka s apoštoly, prostřední část je astronomická a spodní kalendářní. Podobně jako je tomu na jiných gotických stavbách v Praze z tohoto období, můžeme v nejvyšší části spatřovat symboliku božskou, střední část obsahuje symboliku astronomickou a spodní část odráží život obyčejných lidí.

2

http://www.orloj.eu/cs/mikulas_z_kadane.htm

38

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ Není jasné, kdy se apoštolové na orloji objevili. Jasné je to, že po rekonstrukci orloje v roce 1866 již na orloji byli, ale zda zde byli i dříve, to není v literatuře doloženo. Kohout, jehož kokrhání uzavírá přehlídku apoštolů, byl na orloj doplněn až koncem 19. století v roce 1882. Kokrhání kohouta vzniká tak, že stlačený vzduch z měchu je hnán do trojice trubek. Kohout symbolizuje ochranu orloje. Podobný účel má také socha anděla umístěná mezi okénky apoštolů. Pravděpodobně je na orloji již od samého počátku, tedy od roku 1410.

Obr. 13

Orloj (http://www.orloj.eu/cs/symbolika1.htm)

39

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 14

Apoštolové (autor fotografie: Josef Jíra)

Apoštolově tvoří dvě šestice, pro každé okénko jedna. Pravý okruh tvoří: Petr s klíčem, Matěj se sekerou, Filip s křížem, Pavel s mečem a knihou, Šimon s pilou a Bartoloměj s knihou a nožem. V levém okruhu jsou Jakub s holí a knihou, Ondřej s křížem ve tvaru X, Juda Tadeáš s kyjem, Tomáš s kopím, Jan s kalichem a hadem a Barnabáš se svitkem a lebkou. Každá šestice apoštolů je umístěna na šestiramenném podstavci, který se otáčí a apoštolově se tak postupně objevují v okéncích. Navíc je každý apoštol opatřen pružinou, která vyvolává kývavý pohyb apoštolů. Astronomický ciferník pražského orloje využívá stereografickou projekci ze severního pólu nebeské sféry na rovinu tečnou к jižnímu pólu (rovina může být i jiná, rovnoběžná s uvedenou tečnou rovinou к jižnímu pólu, například může jít o rovinu světového rovníku, jak uváděl Křišťan z Prachatic). Takto byly také konstruovány další evropské orloje počátkem 15. století. Později, přibližně od poloviny 15. století, byla pro orloje využívána opačná projekce z jižního pólu na rovinu tečnou к severnímu pólu. Výhodou „pražské“ projekce je přirozené zobrazení denního pohybu Slunce a letní pohyb po dlouhých úsecích kružnic

40

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ (v zimě po krátkých úsecích). Nevýhodou je nemožnost rozumného zobrazení hvězd v okolí severního pólu.

Obr. 15

Astronomický ciferník orloje vzniká projekcí nebeské sféry na rovinu (http://fyzika.jreichl.com/data/dejiny/pristroje/orloj/image051.jpg)

Základní (pevná) deska astronomického ciferníku obsahuje tři soustředné kružnice. Nejmenší zlatá kružnice obepínající obraz Země znázorňuje obratník Kozoroha, větší nebeský rovník a největší obratník Raka. Na těchto kružnicích se vyskytuje ukazatel slunce ve dny rovnodennosti (kružnice nebeského rovníku) a slunovratu (o zimním slunovratu na nejmenší kružnici znázorňující obratník Kozoroha, o letním slunovratu po největší kružnici představující obratník Raka). Ciferník je v horní části modrý, odráží modrou denní oblohu. Když se ukazatel slunce nachází v této poloze, je den. Ve spodní části ciferníku vidíme černou kružnici, která znázorňuje noc. Hnědá barva představuje svítání (AURORA) a soumrak (CREPUSCULUM).

41

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ Linie východu a západu slunce jsou označeny ORTUS a OCCASUS. Z obrázku je patrné, že černá kružnice nedosahuje až к vnější kružnici (obratník Raka). Jestliže se slunce promítá do této pozice, což je v den letního slunovratu, astronomická noc vůbec nenastává. Podmínkou pro její vznik je totiž pokles slunce hlouběji než 18 stupňů pod obzor.

Obr. 16

Astronomický ciferník orloje vzniká projekcí nebeské sféry na rovinu (http://www.orloj.eu/cs/astro_cifernik.htm)

Na základní pevné desce je pohyblivá excentricky umístěná kružnice ekliptiky s vyznačenými znameními zvěrokruhu. Její obvod je „žebříčkem“ rozdělen na 6 stejných dílků, a tak rozděluje pobyt slunce v příslušném znamení na kratší časové intervaly (o délce asi 5 dnů). Tento „žebříček“ byl na orloj doplněn při rekonstrukci orloje v roce 1864, kdy byla

42

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ kružnice ekliptiky chybně vyrobena menší. S kružnicí ekliptiky je pevně spojen ukazatel hvězdného času, který je přesně na rozmezí znamení Ryb a Berana. Znak souhvězdí Berana se používá rovněž pro označení jarního bodu, do kterého vstupuje slunce 21. března.

Obr. 17 Astronomický ciferník (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d9/Prague_Astronomical_Cl ock_animated_slow.gif) Po obvodu kružnice ekliptiky se pohybují znaky slunce a měsíce. To představuje stav, kdy se slunce pohybuje po ekliptice a měsíc prakticky také (sklon trajektorie měsíce

43

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ k ekliptice je 5 stupňů). Protože je ukazatel slunce zároveň umístěn na tyčce se zlatou ručkou, která je spojena se středem astronomického ciferníku, opisuje ukazatel slunce v zimě menší a v létě větší kružnice. Podobně je tomu s ukazatelem měsíce, i ten opisuje menší či větší oblouky podle své polohy na ekliptice. Astronomický ciferník obsahuje celkem tři stupnice. Vnější stupnice, tzv. čtyřiadvacetník, zahrnuje zlaté gotické číslice od jedné do dvaceti čtyř. Na této stupnici ukazuje zlatá ručička spojená s ukazatelem slunce staročeský (neboli staro italský) čas. Staročeský den začínal západem slunce a počítal se od jedné do dvaceti čtyř. Protože se okamžik západu slunce během roku mění, stupnice čtyřiadvacetníku během roku není vůči pozadí nehybná, ale kýve se. Středoevropský čas ukazuje stupnice druhá, vyznačená římskými číslicemi dvakrát od jedné do dvanácti. Tento čas tedy odpovídá tomu, co máme na hodinkách. Dříve tato stupnice ukazovala pravý sluneční čas odpovídající poloze Prahy. Konečně třetí stupnice vyznačená černými latinskými čísly od jedné do dvanácti vyznačuje platní hodiny, čas využívaný v astrologii, přičemž bílý den byl rozdělen na dvanáct stejně dlouhých úseků. Tyto úseky byly v zimě kratší, v létě delší, podle skutečné délky bílého dne.

Obr. 18

Ukazatel fází Měsíce (http://www2.arnes.si/~gljsentvid10/urapragx.html)

Všechny výše uvedené časy ukazuje pozlacená ručka procházející ukazatelem slunce. Na orloji je možné určit ještě hvězdný čas, který ukazuje znak hvězdičky. Jak už bylo uvedeno dříve, kromě času lze na orloji určit také polohu slunce a měsíce na ekliptice (z polohy slunce

44

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ na ekliptice můžeme určit přibližně den (přesněji asi spíše týden) v roce. Ukazatel měsíce dále znázorňuje rovněž fázi Měsíce, protože polovina ukazatele je natřena černě a druhá stříbrně. Ke znázornění fází Měsíce slouží důmyslný mechanismus ukrytý uvnitř koule znázorňující měsíc. Při každém otočení kolem osy astronomického ciferníku se ukazatel měsíce otočí o jeden zub a ukazatel měsíce se pootočí. Kruh kolem astrolábu obsahuje malé parléřovské sošky. Všechny jsou zobrazeny shora, často jsou velmi blízko u sebe. Většinou znázorňují zvířata, přičemž nejvýznamnější (umístěné nahoře u kruhu) jsou lev a pes. Podobně jako kohout a anděl symbolizují ochranu orloje.

Obr. 19

Marnivec a lakomec (autor fotografie: Josef Jíra)

Nalevo a napravo od astronomického ciferníku jsou umístěny sochy znázorňující špatné lidské vlastnosti: nalevo najdeme sochy marnivce se zrcadlem a lakomce s měšcem, napravo jsou sochy smrtky s osudím a Turka s loutnou.

45

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 20

Smrtka a Turek (autor fotografie: Josef Jíra)

Kalendářové kolo pochází z opravy v polovině 19. století a jeho autorem je Josef Mánes. Na orloj byla instalována později po rekonstrukci orloje, tedy ne prvního ledna, ale až 18. srpna 1866, protože barvy schnuly příliš pomalu a zpoždění způsobila rovněž pruskorakouská válka. Kolem znaku Prahy jsou malé symboly zvěrokruhu, v nichž zvířata doplňují dětské baculaté postavičky. Kolem jsou obrázky symbolizující jednotlivé měsíce v roce formou typických činností, například v červnu sekání trávy, v prosinci zabijačka prasete. Na pozadí obrázků jsou ukázky typické české krajiny, například hora Říp, hrady Trosky a Bezděz.

46

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 21

Kalendářové kolo (http://www.orloj.eu/cs/orloj_manes_kalendar.htm)

47

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 22

Znamení zvěrokruhu (http://www.orloj.eu/cs/orloj_znameni.htm)

48

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ

Obr. 23

Detaily kalendářového kola (http://www.orloj.eu/cs/orloj_manes_kalendar.htm)

Na obvodu kalendářového kola jsou uvedeny svátky v roce, jak postupně probíhají. Pro zapamatování pořadí nejdůležitějších svátků v roce sloužil cisioján – básnička, v níž každá slabika znamenala jeden den v roce. Nejdůležitější svátky byly v cisiojánu označeny počáteční slabikou svátku. Cisioján na pražském orloji je následující:

49

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ Leden Obřezán Kristus, 6Mudrci jdou, zlato, drahou mirru nesou; 17 Antonína mráz projímá, 25 Pavel víru přijímá. Únor Máš 2Hromnic, panno 6Duro! jdi do 10školy, čas skúro; půjde brzo za tebou 22 Petr, 24Matěj k posledou. Březen Březen přináší podletí, čápi za 12Řehořem letí. 17 Kedruta od 21Benedikta 25 zvěstuje panně Krista. Duben Duben se s 4Ambrožem bouří; z země se kouří. S 14Tiburcím trpí mile škodu 23 Jiří v 25Markovu provodu. Květen 1 Jakub 3kříž s Filipem našel, do lesa 12Pankrací s 15Žofkou šel, milostné jaro ztratil; 25 Urban léto navrátil. Červen Červen trávu kosívá, 8 Medard deště mívá a 15Vít se trápí horkým vedrem, i 24Jan Křtitel s bratrem 29Petrem. 1

Červenec Jižť 2Máňa, 4Prokop, 6Jan Hus, 8Kilian, jdou žat; 13Market 15rozeslán; vzali 20Elše, 22Mandě v čest, 25 Jakub, 27Luděk s 29Martou jest. Srpen Petr vsazen, Pán 6proměněn a 10Vávra pečen; v tom 15Mařka do nebe jest vzata, drou 24Bartoně, hlava 29Jan sťata.. Září 1 Jiljí podzim začíná, 8 Marije zrozena. 14Kříž výš.; 16 Lid s 17Lampertem, jež 20Matouš zahnal; v patách jde 28 Vác, 29Michal. Říjen Remigius hrozny sbírá, jež 10Viktor lisem svírá; 16 Havel 18Luk apoštolovi mráz přináší 28Šimonovi. Listopad Všickni svatí jsou neradi, že 10Lid 11Martin s 13Brikcím vadí, jimžto 19Běty 21Marje přej; za 25Kateřinou jde 30Dřej. Prosinec Po sněhu 4Bára s 6Mikulášem šla, v noci 13Lucka len předla; pověděl 21Tomáš trestán; 25 narodil se Kristus Pán. 1

50

FYZIKA PRAHA ASTRONOMICKÁ Vedle svátků je umístěno nedělní písmeno, které označuje den v týdnu v daném roce, na které připadá neděle. Je-li například 1. ledna v daném roce středa, jako tomu bylo v roce 2014, je nedělním písmenem D…

Obr. 24

Cisioján (http://www.orloj.eu/cs/orloj_cisiojan.htm)

Vedle kalendářového kola jsou opět dvě dvojice soch. Nalevo sochy filozofa s brkem a anděla s ukazovátkem (ukazovátko původně ukazovalo, který den v roce právě je), na pravé straně sochy astronoma s dalekohledem a kronikáře s knihou.

51

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH TÉMA: PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH A JEHO VLIV NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ AUTOŘI: Prof. Ing. MILAN KRAITR, CSc., PaedDr. VLADIMÍR SIROTEK, CSc. 1 ÚVOD Chemický průmysl v širším slova smyslu zahrnuje kromě výroby základních chemikálií užívaných v dalších výrobních procesech i řadu oborů, které produkují výrobky spotřebního charakteru (léčiva, prací prostředky, barviva ...). Na chemických resp. biochemických procesech jsou založeny i další průmyslové obory, jako potravinářské výroby, průmysl papíru a celulózy, řada oborů produkujících silikátové výrobky (keramika, sklo, cement ...) a mnoho dalších. Společným rysem těchto průmyslových oborů, kvůli němuž jsou „chemické výroby“ nepříznivě vnímány veřejností, jsou tradičně (a někdy neoprávněně) nepříznivé dopady na životní prostředí (dále ŽP). V rámci této exkurzní akce poznáme také složitý vývoj jednotlivých navštívených průmyslových podniků, které během doby měnily strukturu a výrobní program (obvykle z ekonomických důvodů), a také vlastníky. Pro současnou etapu vývoje je spíše typický ústup od velmi rozvětveného výrobního programu k užší specializaci. Výjimkou dnes není existence několika nezávislých a různě zaměřených závodů v jednom areálu bývalého kombinátu. Navštívíme dva průmyslové areály. V Lovosicích detailně poznáme provozy výroby průmyslových hnojiv a jejich polotovarů v a. s. Lovochemie. Průmyslový komplex v Lovosicích prošel více než stoletým složitým vývojem. Kromě továrny na hnojiva jsou dnes v areálu Lovochemie dvě další továrny zcela odlišného výrobního zaměření, které mají také velmi výrazné environmentální souvislosti. S nimi se seznámíme jen informativně. Jde především o firmu PREOL, a.s., která z řepkového oleje vyrábí motorové palivo, tzv. biodiesel – methylester řepkového oleje. Třetím významným závodem v areálu je s. r. o. Glanzstoff – Bohemia, kde se vyrábějí viskózová vlákna určená pro výrobu tkanin ke zpevnění pneumatik. V areálu Lovochemie je ještě malá výrobna cementových dlaždic LOVODLAŽDICE s.r.o. a malá unikátní výrobna produktů na bázi perlové celulosy, využitelných ve zdravotnictví, v laboratoři nebo jako čisticí prostředky v domácnosti – s.r.o. PERLOZA. Druhým navštíveným výrobním komplexem bude areál a. s. MONDI ve Štětí, který je celulózopapírenským kombinátem, kde má výroba velký počet environmentálních aspektů. I zde je v areálu umístěno několik menších firem, které však mají příbuzné výrobní zaměření. Poblíž Lovosic budeme míjet jednu z nejvýznamnějších cementáren v ČR a. s. Lafarge Cement v Čížkovicích. Tento moderní závod, navazující na tradici výroby cementu v místě, je

52

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH dokladem toho, že výroba cementu, tradičně chápaná jako pohroma pro životní prostředí, může být provozována z environmentálního hlediska šetrně. S tímto závodem se účastníci exkurze seznámí jen informativně. 2 LOVOCHEMIE, A. S., LOVOSICE 2.1 Charakteristika a výrobní program V Lovosicích se od r. 1904 vyrábějí průmyslová hnojiva (původně fosforečná). Lovochemie je pokračovatelem tohoto výrobního směru, i když od 50. let se v Lovosicích zaměřují především na dusíkatá hnojiva. V současné době je podnik součástí holdingu Agrofert, má přes 600 zaměstnanců a tržby za výrobky cca 5 mld.Kč/rok. Lovochemie je největším a rozhodujícím výrobcem průmyslových hnojiv v ČR Hlavními výrobky jsou granulovaná dusíkatá hnojiva na bázi dusičnanu amonného (dusičnan amonný s vápencem [LAV], s dolomitem [LAD], se sírou [LAS], ledek vápenatý [LV] – Ca(NO3)2 s příměsí NH4NO3, LOVODASA – směs NH4NO3 a (NH4)2SO4). Z kapalných dusíkatých hnojiv je to roztok močoviny a dusičnanu amonného LOVODAM, LOVOSAN navíc obsahuje (NH4)2SO4. Klíčovým provozem je výrobna dusičnanu amonného, činná od r. 1992, s denní kapacitou výroby 1350 t/den granulovaného hnojiva (alternativně LAD, LAV), tj. přes 400 kt/rok. KAMENEC AMONNO-HLINITÝ

MLETÝ VÁPENEC MLETÝ DOLOMIT

NH3

VÝROBA KYSELINY DUSIČNÉ VZDUCH

HNO3

(NH4)2SO4

VÝROBA DASA

VÝROBA LAV LAD

VÝROBA VÍCESLOŽKOVÝCH HNOJIV (NPK) KCl

VÝROBA NH4NO3

NPK Ca(NO3)2

FOSFÁT

SLOUČENINY P, K aj. VÝROBA KAPALNÝCH HNOJIV (DAM) MOČOVINA

Obr. 1

Hlavní linie výroby průmyslových hnojiv v a.s. LOVOCHEMIE Lovosice (upraveno podle 26)

53

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH Menší kapacitu má výrobna vícesložkových hnojiv s obsahem dusíku, fosforu a draslíku (granulovaná hnojiva NPK resp. NP) s případnou příměsí hořčíku. Současná kapacita výrobny je 450 t hnojiva NPK/den. Alternativně se zde může vyrábět granulované dusíkaté hnojivo LOVODASA (směs NH4NO3 a (NH4)2SO4). V tom případě je kapacita výroby 260 t/den. Kromě zmíněných velkotonážních produktů se v menších kvantech vyrábí ještě řada speciálních hnojiv jak v granulované formě, tak v roztocích pro hnojení na list. Na obr. 1 a 2 je přehled výroby hlavních produktů a polotovarů (kyselina dusičná) i nakupovaných surovin (amoniak, močovina, síran amonný, vápenec a další). Na obr. 1 je zachycena v současnosti používaná surovinová varianta, kdy se k výrobě produktu DASA (LOVODASA) užívá namísto (NH4)2SO4 kamenec amonno-hlinitý ze sanace po chemické těžbě uranu v DIAMO RALSKO (viz exkurze „Zneškodňování starých ekologických zátěží“). Obr. 2 zahrnuje navíc výrobu hnojiva LAS s příměsí anhydritu.

Obr. 2

Schéma výroby hnojiv v a.s. LOVOCHEMIE Lovosice9

Síra sice nepatří mezi základní živiny rostlin, ale v jisté míře je pro pěstování některých rostlin nezbytná. Jde např. o řepku, která v současnosti zaujímá v ČR asi 15 % rozlohy orné půdy. V nedávné době, kdy emise SO2 z uhelných elektráren a dalších neodsířených zdrojů okyselovaly prostředí a nadměrně zásobovaly půdu sírou. Odsíření velkých zdrojů emisí způsobilo pokles až deficit síry v půdě. Proto část sortimentu hnojiv obsahuje síru.

54

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH Klíčový význam v Lovochemii má výroba kyseliny dusičné. Ta zde sice není komerčním produktem, jde ale o rozhodující polotovar, bez něhož by výroba závodu nemohla existovat. Kromě popsaného programu výroby hnojiv má Lovochemie ještě malou, ale důležitou výrobnu (kapacita > 1 kt/rok) karboxymethylcelulózy (KMC) s označením LOVOSA (sodná sůl KMC) Cel - OCH2COOH (KMC) Ta se používá především jako zahušťovadlo v potravinářském průmyslu (E 466), jako přísada do pracích prášků bránící znovu zachycení emulgovaných nečistot na tkaninu a v mnoha jiných aplikacích. 2.2 Hlavní technologie 2.2.1 Výroba kyseliny dusičné Podstatu výroby HNO3 z amoniaku lze zjednodušeně vyjádřit rovnicemi 4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g) (1) (2) 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) 3 NO2(g) + H2O(l) → 2 HNO3(aq) + NO(g) (3) Reakce (1) je selektivně katalyzována platinou s přísadou rhodia a probíhá při teplotách přes 850 oC. Na výtěžek reakcí (2) a (3), při nichž dochází ke zmenšování objemu plynů, má příznivý vliv zvýšený tlak, který se většinou pohybuje mezi 0,4 MPa a 0,8 MPa. Katalyzátor reakce (1) je v reaktoru („kontakt“, hořák) uložen ve formě několika sít nad sebou. Doba styku reakční směsi s katalyzátorem je řádově 10-4 s, čímž se omezuje průběh nežádoucích vedlejších reakcí. Druhá fáze výroby (reakce (2) a (3)) probíhá při teplotách cca 30 oC ve věžových absorbérech, do nichž se v protiproudu přivádí voda resp. zřeď. HNO3 vzniklá kondenzací vody a její reakcí podle (3) ještě před absorbéry. Každá výrobna HNO3 má kotel na odpadní teplo plynů vycházejících z kontaktního tělesa, kde se produkuje vysokotlaká pára, na niž případně navazuje turbosoustrojí. Zjednodušené obecné schéma výroby HNO3 ukazuje obr. 3. V Lovochemii jsou v provozu dvě výrobny: o KD 6 (od r. 2003), která pracuje při tlaku 0,75 MPa s teplotou kontaktu 920 C a produkuje HNO3 o koncentraci 60 % v množství 900 t/den přepočteno na 100 % HNO3 (roční kapacita ≈ 310 kt). Má jednu absorpční kolonu se 33 patry, která je nejvyšší stavbou závodu. o KD 5 (od r. 1969) pracuje při tlaku 0,4 MPa a teplotě 850 C. Produkuje 54 % HNO3 (270 t/den přepočteno na 100% HNO3). Má 3 absorpční kolony zapojené v serii. Za posledním platinovým sítem kontaktního tělesa je pro snížení úletů platinových kovů (Pt, Rh) zařazeno zachytávací síto z paladia. Výrobna KD 6 je vybavena také katalytickou vrstvou za Pt síty, jejímž účelem je rozložit oxid dusný. N2O byl donedávna přehlíženým vedlejším produktem výroby HNO3 a nemá dosud stanovené emisní limity. Není sice na rozdíl od nitrózních plynů NOx (NO + NO2) toxický a bezprostředně škodlivý pro prostředí, ale je

55

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH skleníkovým plynem 300x účinněji ovlivňujícím globální oteplování než CO2. Přes malé koncentrace v atmosféře představuje asi 6 % z antropogenního příspěvku ke skleníkovému efektu. Obsah zbytkových NOx v koncových plynech vystupující z výroben je řešen v Lovochemii dvěma o způsoby. Výrobna KD 6 má tzv. selektivní redukci NOx, která probíhá na katalyzátoru V2O5 při cca 300 C podle rovnice 6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O (4) Výrobna KD 5 má tzv. totální redukci, kde se užívá jako redukční činidlo methan (zemní plyn), o katalyzátor je platinový, teplota procesu cca 750 C. Kromě NOx se odstraňuje redukcí i kyslík a N2O. U obou výrobních linek jsou díky popsaným opatřením plněny předepsané emisní limity NOx.

Obr. 3

Schéma výroby kyseliny dusičné27

1 NH3 (l), 2 výparník, 3 předehřívač amoniaku, 4 filtr, 5 kompresor, 6 plynová turbína, 7 směšovač, 8 vzduch, 9 reaktor pro oxidaci amoniaku s přehřívačem páry, 10 kotel na odpadní teplo, 11 ohřívač napájecí vody (ekonomizér), 12 napájecí voda, 13 chladič-kondenzátor, 14 čerpadlo, 15 absorpční kolona, 16 denitrační kolona, 17 chladič sekundárního vzduchu, 18 ohřívák koncového plynu, 19 reaktor pro katalytickou redukci NOx, 20 absorpční voda, 21 redukční plyn, 22 kyselina dusičná (produkt), 23 odpadní plyn, 24 středotlaká pára

2.2.2 Výroba LAV/LAD/LAS Všechny varianty ledku mají celkový obsah dusíku 27 %, aby se eliminovalo nebezpečí výbuchu. (Čistý NH4NO3 s obsahem 35 % je užíván jako výbušina). Vyrábějí se kontinuální tlakovou neutralizací podle rovnice

56

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH NH3(g) + HNO3(aq) → NH4NO3(aq) (5) Silně exotermická reakce probíhá v reaktoru tvaru U. Uvolněným teplem se odpaří voda z roztoku NH4NO3, který je převeden na taveninu s obsahem H2O pod 4 %. Tavenina s teplotou > 150 oC se vede do granulátoru, kam se přidává vápenec event. dolomit. Zrnka sypkého materiálu vytvoří s taveninou granule. Následuje 18 m dlouhá bubnová rotační sušárna (sušení horkým vzduchem). Granule se třídí na sítech, projdou chladicím bubnem a pudrovacím bubnem, kde se pro zabránění spékání postříkají olejem s přísadou tenzidu. 2.2.3 Univerzální výrobna granulovaných hnojiv Je činná od r. 1967, dříve byla označována jako výrobna NPK. V současné době se zde alternativně vyrábějí vícesložková hnojiva typu NPK a DASA (viz 2.1). Hnojiva NPK (NP) (jejich udávaný obsah živin odpovídá hmotnostním % N, P2O5 a K2O) se vyrábějí rozkladem přírodních fosfátů (apatitu) kyselinou dusičnou. Ze vzniklé břečky se vymrazí krystaly Ca(NO3)2.4 H2O, zbylý roztok se neutralizuje amoniakem, případně se k němu přidá KCl nebo další přísady (MgSO4 ...). Hnojiva NPK (NP) jsou v současnosti u nás jediným na veliko vyráběným zdrojem fosforu, klasická fosforečná hnojiva jako superfosfát se v ČR již nevyrábějí. Dusičnan vápenatý (LV), vedlejší produkt výroby NPK, je rychle působícím hnojivem „na list“, prodává se s malou příměsí NH4NO3. V případě, že výrobna produkuje hnojivo typu DASA, přidává se v rozkladném kotli plynný amoniak do roztoku obsahujícího kamenec s NH4NO3, při čemž probíhá reakce NH4Al(SO4)2 + 3 NH4OH + (NH4NO3) → 2(NH4)2SO4 + Al(OH)3 + (NH4NO3) (6) Zařízení výrobny počínaje granulátory je analogické jako ve výrobně LAV. Navíc jsou zde krystalizéry na vyloučení Ca(NO3)2.4 H2O a navazující filtrační odstředivky pro izolaci krystalů. 3 PREOL, A.S., LOVOSICE 3.1 Charakteristika a výrobní program Podnik je stejně jako LOVOCHEMIE součástí holdingu Agrofert. Vznikl v r. 2009. Má 120 zaměstnanců. Je největším výrobcem methylesteru řepkového oleje (MEŘO) v ČR. Zpracovává 450 kt řepkových semen za rok, vyrobí 120 kt/rok MEŘO a 10 kt/rok glycerolu farmaceutické kvality. Řepkový šrot se využívá jako krmivo. 3.2

Bionafta Bionafta (biodiesel) je biopalivo pro dieselové motory, které je vyráběno (na rozdíl od motorové nafty na bázi ropy) z obnovitelných surovin. Vyrábí se zpravidla z rostlinných tuků

57

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH různého původu (u nás řepkový olej) a její podstatou jsou estery mastných kyselin. Mezinárodní označení FAME (fatty acid methylester) je u nás zaměněno českým názvem a odpovídající zkratkou MEŘO. Současná legislativa EU předepisuje závazný podíl MEŘO v motorové naftě 7 % obj. (rozumí se bilančně, v ročním průměru jednotlivých zemí). Tím se vytvořily podmínky pro rozvoj pěstování olejnatých rostlin a pro odbyt MEŘO (v ČR v r. 2013 dosáhla produkce řepkového semene přes 1 mil. t/rok, podíl orné půdy oseté řepkou asi 15 %). Orgány EU v současné době projednávají změny v užívání biopaliv, které by mohly v budoucnu přinést i omezení pěstování řepky. 3.3

Princip výroby MEŘO Tuky jsou triglyceridy mastných kyselin. Při výrobě MEŘO jsou reesterifikovány methanolem zpravidla s katalýzou alkalickými hydroxidy tuk (rostlinný olej) glycerol MEŘO glyc-(O-CO-R)3 + 3 CH3OH kde glyc. =

[NaOH]

glyc (OH)3 + 3 R-COOCH3 ,

(7)

–CH2–CH–CH2–

Obsah esterů u MEŘO vyráběného Preolem je minimálně 96,5 %. Glycerol je cenným vedlejším produktem a po rektifikaci je získáván ve vysoké čistotě. 3.4

Environmentální souvislosti užívání MEŘO Přínos MEŘO spočívá především v úspoře fosilních surovin (ropy) pro účely výroby chemikálií, kde nejsou tyto suroviny nijak nahraditelné. Kromě toho má užívání bionafty i přímé pozitivní dopady na životní prostředí, které jsou ovšem více diskutabilní. Jde zejména o snížení emisí skleníkových plynů (především CO2). Výpočty podle metodiky LCA zahrnuté v dosavadní směrnici EU uvádějí, že náhrada ropné motorové nafty bionaftou vede k více než 50 % nímu snížení emise skleníkových plynů na jednotku energie získané z paliv. 4 GLANZSTOFF – BOHEMIA, s. r. o. 4.1 Charakteristika podniku Podnik je od r. 1998 součástí skupiny Glanzstoff Industries (GI) působící v několika zemích EU, která patří v Evropě k nejvýznamnějším producentům viskózových vláken a výrobků z nich. Kromě viskózových vláken na automobilové kordy a tkaniny zpracovává také vlákna syntetická. V Lovosicích se vyrábělo viskózové hedvábí již v r. 1923. Od r. 1960 se místní výrobna (tehdy spolu s dnešní Lovochemií součást podniku Severočeské chemické závody) zaměřila na výrobu viskózového kordového vlákna. Ta zůstává hlavním výrobním programem

58

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH lovosického závodu i dnes. Viskózová vlákna „VISCORD“ se dále zpracovávají (konvertování) v sesterských podnicích skupiny GI na kordové „kablíky“ tzv. skaním (kroucení), z nichž se tkaním získá kordová tkanina, která je užívána při výrobě pneumatik jako jejich kostra. Glanzstoff Bohemia ročně vyrábí přes 10 kt vlákna VISCORD. 4.2

Princip výroby viskózového vlákna Viskózové vlákno je regenerovaná celulosa ve formě nekonečného vlákna, jejíž výrobu lze zjednodušeně vyjádřit schématem Cel – OH (s) + NaOH (aq) celulosa

Cel – ONa (s) + H2O alkalicelulosa

(8)

Cel – ONa (s) + S = C = S (g) sirouhlík

Cel – O – CS – SNa (s) xanthogenát celulosy

(9)

CelOH (s) + CS2 (g) + Na+ regenerovaná celulosa (vlákno)

(10)

Cel – O – CS – SNa + H+ roztok xanthogenátu v NaOH (viskóza) 4.3

Environmentální aspekty výroby viskózového vlákna Z uvedeného reakčního schématu vyplývá, že největším problémem výroby jsou emise sirouhlíku, resp. dalších toxických sirných sloučenin z vedlejších reakcí. Závod je vybaven nejmodernějším zařízením na likvidaci plynných sloučenin síry, založené na spálení a katalytické konverzi SO2 na SO3, z něhož se získává H2SO4 (princip shodný jako v produkčních výrobnách H2SO4). Vyrobená H2SO4 je tak vedlejším produktem, který se vrací zpět do výroby ve fázi zvlákňování (reakce (10)). Síran sodný, který je produktem reakce (10), se v úpravně odpadních vod izoluje a představuje cennou druhotnou surovinu využitelnou např. ve sklárnách. 5 5.1

MONDI ŠTĚTÍ, A. S. Charakteristika podniku Firma MONDI Štětí je nejvýznamnějším celulózopapírenským kombinátem v ČR a největším českým výrobcem buničiny i papíru. Od r. 2004 je součástí obří skupiny MONDI působící ve všech kontinentech, která je světovým lídrem ve výrobě obalů z papíru. Kombinát ve Štětí je v provozu od 50. let XX. století. V areálu jsou umístěny další samostatné podniky skupiny MONDI, které mají zpracovatelský charakter a užívají jako polotovary papíry vyrobené v MONDI Štětí, a.s. (obr. 4). Jde o výrobnu pytlů MONDI Bags, a.s., výrobnu papírů

59

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH s plastovým povlakem MONDI Coating, a.s. a výrobnu kartonů z vlnité lepenky MONDI Bupak, s. r. o. Areál kromě výroben skupiny MONDI hostí i několik menších samostatných firem (firma NEOGRAPH vyrábí ceninové papíry, firma KERATECH se zabývá zpracováním a prodejem papíru) (obr. 4). Jednou z profilových výrob ve Štětí byla od r. 1963 výroba novinového papíru spojená s výrobnami polotovarů (dřevoviny vzniklé broušením dřeva a úpravou sběrového papíru). Jejím posledním provozovatelem byla v l. 1997–2008 norská firma NORSKE SKOG zahrnutá do obr. 4, která v r. 2008 výrobu na obřím papírenském stroji z ekonomických důvodů zastavila a všechny provozy odprodala podniku MONDI. V současné době se v ČR novinový papír nevyrábí.

MONDI Štětí se zabývá výrobou sulfátové buničiny (kapacita přes 400 kt/rok nebělené buničiny), která se zčásti na místě zpracuje na papír a zčásti určené na prodej podrobí bělení (produkce bělené buničiny přes 150 kt/rok). Vyrábějí se různé druhy papíru a lepenky pro obalové účely, s celkovou kapacitou přes 350 kt/rok, mezi nimi dominuje pytlový papír. Buničina (technická celulóza) se vyrábí z jehličnatého dřeva. Ročně se zpracují téměř 2 mil. plm3 [plnometrů]. Výrobna buničiny (celulózka) je spojena s provozem regenerace použitých anorganických chemikálií a s energetickým využitím podílů dřeva odpadajících při výrobě buničiny. Další vláknitou surovinou je sběrový papír (70 kt/rok), který se rozvlákňuje, třídí a dodává k výrobě papíru ve formě vodní suspenze vláken. 5.2 Výroba sulfátové buničiny 5.2.1 Podstata sulfátové technologie výroby buničiny ze dřeva Dřevo je složitý heterogenní makromolekulární systém. Je tvořeno lineárním polysacharidem celulosou, která tvoří kostru buněčných stěn (u různých dřevin kolem 50 %), jinými polysacharidy (tzv. hemicelulosy) a ligninem, což je aromatický polymer s prostorovou strukturou. Výroba technické celulózy spočívá v působení chemikálií (za zvýšeného tlaku a teploty) na dřevo, při němž přejde do roztoku podstatná část ligninu a větší část hemicelulos. Technická nebělená celulóza (buničina) obsahuje kromě celulosy příměsi hemicelulos, které pro výrobu papíru nevadí, a zbytky ligninu, který mj. způsobuje její hnědé zbarvení a pro některé účely se odstraňuje dodatečnou delignifikací (bělením). Ze dvou základních principů výroby buničiny dnes celosvětově zcela převládá alkalická metoda, nejčastěji jako tzv. sulfátový postup, kdy varný roztok obsahuje NaOH + Na2S (ten se sekundárně tvoří z Na2SO4, který dal procesu matoucí název). Varným roztokem se štěpí vazby mezi ligninem a polysacharidy. Lignin a hemicelulosy alkalickou hydrolýzou katalyzovanou ionty SH- přechází na rozpustné produkty, které tvoří obsah výluhu sulfátové várky. (V produktech hydrolýzy ligninu je vázána síra ve formě thiosloučenin.) Předností sulfátového postupu oproti dříve převládající technologii sulfitové (kyselý postup) je v důsledku tvrdších podmínek (teplota kolem 170 oC a tlak asi 0,8 MPa) kratší

60

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH doba várky, tedy vyšší produktivita zařízení a zejména možnost zpracovávat prakticky veškeré dřeviny (jehličnany s vysokým obsahem pryskyřice i tvrdé dřeviny). Sulfátová várka je též vhodnější pro kontinuální uspořádání. Tyto přednosti vyvažují poněkud nižší výtěžky buničiny. Nebělená sulfátová buničina je hnědá a velmi pevná (zbytky ligninu jsou kondenzované), vhodná pro výrobu technických papírů (např. pytlového). Na druhé straně je obtížně bělitelná, což dříve znemožňovalo výrobu bělené buničiny (např. pro papíry grafické). Dnes je technologie bělení plně vyřešena. Obtížným odpadem sulfátové technologie jsou plynné exhalace (zejména zapáchající merkaptany), které jsou dnes v moderních závodech minimalizovány a omezeny hlavně na případy poruch. Hlavní environmentální problém představují výluhy z várky, které mají asi 15 % a. s. (absolutní sušiny). Provoz sulfátové celulózky se neobejde bez regenerace anorganických chemikálií (asi třetina látek obsažených ve výluhu) a ze zneškodnění rozpuštěných organických látek (alkalické výluhy nelze využít ke zkvašování), které se po zahuštění využijí energeticky (spálení). Pára vyrobená ve spalovacím kotli je zčásti odváděným produktem, její větší část se užije v odparce výluhů, které se zde zahustí asi na 60 % a. s. K odparku se přidá Na2SO4 ke krytí ztrát Na2S spotřebovaného při várce. V kotli při spalovacím procesu vzniká CO2 a H2O(g). CO2 se váže na zbylý NaOH a vytváří Na2CO3: 2 NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (11) Uhlík z neúplně spálených organických látek redukuje Na2SO4 na Na2S: Na2SO4 + 2 C Na2S + 2 CO2 (12) Uhličitan sodný vzniklý reakcí (11) je ještě třeba převést na NaOH. Z pevného zbytku z kotle se vodou vylouží Na2S + Na2CO3 (dodá se navíc Na2CO3 k doplnění ztráty NaOH při várce). K tomuto roztoku se přidá vápenné mléko pro reakci (tzv. kaustifikace) Na2CO3 + Ca(OH)2 2 NaOH + CaCO3 (13) Z kaustifikace po usazení sraženiny CaCO3 odchází regenerovaný varný roztok obsahující NaOH + Na2S zpět do výroby.

Sulfátová technologie je tedy z hlediska odpadních vod prakticky bezodpadová. 5.2.2 Technologie použité v podniku MONDI Štětí, a. s. V celulózce se provozují dvě odlišné varianty sulfátové várky. Starší technologie s roční kapacitou 235 kt a. s. buničiny a denní produkcí kolem 650 t je kontinuální technologie KAMYR, jejíž zjednodušené schéma ukazuje obr. 5. Vařák je vysoké válcové těleso uložené vertikálně, s nepřímým parním ohřevem. Dřevné štěpky (kousky dřeva cca 2x1,5x0,5 cm) smíšené s varným roztokem samospádem postupují vařákem shora dolů a plynule po dobu asi 2 hodin procházejí všemi fázemi várky včetně předběžného vyprání před vyfouknutím na prací a třídicí linku. Nebělená buničina s obsahem kolem 7 % zbytkového ligninu je dále dopravována jako suspenze vláken („vodolátka“) s obsahem několika % a. s. na papírenské stroje, před nimiž se zředí na a. s. několik desetin %. 75 % produkce nebělené buničiny z linky KAMYR spotřebuje největší z papírenských strojů v závodě, který vyrábí pytlový papír.

61

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH Novější výrobna buničiny SUPER BATCH z r. 1993 pracuje diskontinuálně (po šaržích) a vyrábí bělenou buničinu. Její kapacita výroby je asi 200 kt/rok a.s., denní výroba asi 500 t. Asi 75 % produkce se odvodňuje a prodává odběratelům jako výrobek dobře použitelný i k výrobě bílých grafických papírů. Zbytek je zpracován ve vodolátce na papírenských strojích v závodě. Výrobna je vybavena 4 vařáky objemu 300 m3 s navzájem posunutými pracovními fázemi. Užitá technologie je vytěsňovací, založená na přepouštění roztoků mezi vařáky. Linka má společnou sběrnou nádrž produktu. Po praní (součástí prací linky jsou lisy, kde konsistence buničiny dosahuje až 35 % a.s.) a třídění je buničina s obsahem ligninu cca 4 % vedena na dodatečnou delignifikaci kyslíkem v přítomnosti NaOH s přísadou MgSO4, který brání odbourání celulosy. Obsah ligninu se zde sníží asi na 1,8 %. Reakce s kyslíkem probíhá při tlaku asi 2,5 MPa a teplotě cca 95 oC. Po kyslíkové delignifikaci následuje teprve vlastní bělení (dobělka), kterým se odbourají další podíly ligninu a získá se kvalitní bělená buničina. Z bělení je zcela vyloučen klasický bělicí prostředek elementární chlor, jehož užívání mělo nepříznivé environmentální dopady. Většina produkce se bělí v hustotě asi 10 % a.s. nejprve oxidem chloričitým a v posledním stupni peroxidem vodíku za tlaku asi 0,2 MPa. Tato buničina je označena ECF (bez elementárního chloru). Provozovna může podle požadavků vyrábět i „zcela ekologický“ produkt TCF (technologie bez sloučenin chloru). Ten vyžaduje drastičtější podmínky (kolem 100 oC, vyšší tlak, pH 11). 5.3 Výroba papíru 5.3.1 Princip výroby papíru Vláknitá surovina (buničina, dřevovina /vláknina získaná broušením dřeva/, rozvlákněný starý papír ap.) v suspenzi se nejprve jemně rozvlákní v kontinuálních rozvlákňovačích resp. v mlýnech dojde ke zkrácení vláken. Podle typu papírů se k ní přidají plnidla (např. kaolin), klížicí prostředky (dříve na bázi přírodní pryskyřice, dnes většinou syntetické), barviva event. další přísady. Takto upravená suspenze – papírovina – jde po zředění (a.s. cca desetiny %) na papírenský stroj. Ten má partii sítovou, kde se odcedí voda gravitací resp. vakuem a vytvoří mokrý papírový pás, který se zbaví další vody v lisech s plstěnou tkaninou. Pak se pás vede na sušicí partii s válci vyhřívanými parou a dosuší se na zbytkový obsah několika % vody. Dále se papíry mohou hladit průchodem mezi hladkými válci a upravuje se jejich formát. 5.3.2 Papírna MONDI Štětí Papírna má 4 papírenské stroje. Největší a nejvýkonnější je stroj na pytlový papír, zpracovávající buničinu ve vodolátce z linky KAMYR. Má kapacitu 175 kt/rok, šířka

62

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH papírového pásu = 6,4 m, rychlost jeho pohybu až 900 m/min!, plošná hmotnost (gramáž) papíru 70-120 g/m2. Počet sušicích válců je 55. Ostatní stroje mají šířku pásu přes 4 m a nižší rychlost. Jeden ze strojů vyrábí dvouvrstvý karton s gramáží do 200 g/m2, tzv. duplex. Má 2 síta, z nichž se mokrý papír vede do lisů, kde se vrstvy spojí. Spodní vrstva je ze sběrového papíru, vrchní z bělené nebo nebělené buničiny. Duplex se užívá jako krycí vrstva vlnitých lepenek. Další dva stroje s kapacitou výroby 45 kt/rok mají odlišnou sušicí partii. Místo série sušicích válců mají 1 válec velkého průměru a vyrábějí se na nich jednostranně hlazené balicí papíry z nebělené či bělené buničiny o gramáži 30–120 g/m2. 5.4 Další podniky skupiny MONDI v areálu Štětí 5.4.1 MONDI Bags, a.s. Firma vyrábí široký sortiment papírových pytlů jedno- i vícevrstvých, většinou z papíru gramáže 70–80 g/m2, v provedení hnědém (z nebělené buničiny z linky KAMYR), případně bílém, s možností potisku. Druhým typem výrobku jsou papírové tašky z různých druhů papírů, nejčastěji užívané jako nákupní tašky. 5.4.2 MONDI Coating Štětí, a.s. Závod vyrábí průmyslové a spotřebitelské obaly, stavební izolace ap. Vrstva plastů se na papír nanáší extruzí polymerů (zvýšenou teplotou a tlakem se materiál roztaví a nanáší na podložku), nebo se užijí fólie plastové či hliníkové. 5.4.3 MONDI Bupak, s.r.o. Firma vyrábí kartony z vlnité lepenky s možností potisku. 5.5

Další provozy v areálu Štětí, ovlivňující životní prostředí (obr. 5) Provoz energetika produkuje energii tepelnou i elektrickou, jako palivo se užívá směs biopaliva (dřevné odpady), uhlí a kalů z čistírny odpadních vod. Spaliny z energetiky i z regenerace sulfátových výluhů (5.2.1) jsou před vypuštěním do komína zbaveny prachu v elektrostatických filtrech. Toxické odpadní plyny z odplyňování vařáků jsou spalovány, vzniklé spaliny se čistí mokrou vypírkou. Součástí provozu energetika je chemická úpravna vody. Čistírna odpadních vod je vybavena standardními technologiemi mechanického čištění (zejména sedimentace a filtrace) a biologického stupně čištění Energetika i ČOV trvale udržují emise do prostředí v předepsaných mezích. Firma Viamont, a.s. obstarává v areálu na závodní vlečce železniční dopravu.

63

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH 6 6.1

LAFARGE CEMENT, A.S., ČÍŽKOVICE Charakteristika podniku a sortiment výrobků

Podnik je součástí Skupiny Lafarge, zabývající se výrobou stavebních materiálů, která je největším světovým producentem cementu. Dodala např. 35 kt betonu na stavbu nejvyššího mostu na světě (340 m) u Millau ve Francii.

Cement se v Čížkovicích vyrábí už 115 let, což souvisí s blízkými ložisky surovin (vápenec resp. slínovec, tj. zpevněný jílovitý sediment s obsahem 67–76 % CaCO3) křídového stáří. Některé polohy ložiska jsou ideální cementářskou surovinou, z jiných poloh se vyrábělo dříve hydraulické vápno (vápno s jemně rozptýlenými křemičitamy, tuhnoucí pod vodou). Současně těžený jámový lom poskytuje přes 1 milion tun suroviny ročně, produkce cementů je kolem 700 kt/rok. Cementárna vyrábí především portlandské (p-) cementy (obsah CaO přes 60 %). Struskový cement je směsný produkt (p-cement + cca 75 % vysokopecní strusky). Novým výrobkem, který nahrazuje hydraulické vápno, je speciální cementový produkt MULTIBAT PLUS. nahrazující vápno i cement, který je vhodný jako zdicí i omítací malta. Závod také produkuje reaktivní jemně mletý vápenec (méně vápenaté slínovce) k odsíření fluidních kotlů. 6.2

Princip výroby cementu

Cement představuje výrobkovou skupinu látek anorganického charakteru, která má největší světovou produkci vůbec (asi 2 mld t/rok). Z chemických produktů je spotřeba cementu srovnatelná jen se skupinou motorových paliv.

Nejvýznamnějším typem cementů je zmíněný p-cement, který se vyrábí slinováním směsi vápence a jílovitých surovin při teplotách 1400–1450 oC, dnes obvykle v rotačních pecích. Suroviny se mísí v poměru CaO: (SiO2+Al2O3+Fe2O3) = 1,7–2,4 („hydraulický modul“) a SiO2: (Al2O3+Fe2O3) = 1,7–2,7 („silikátový modul“). Jemně umletá surovinová směs po předehřátí prochází rotační pecí v protiproudu k hrubým spalinám z topeniště. Složitý reakční mechanismus vede ke vzniku křemičitanů vápenatých, především 3 CaO.SiO2 (alit) a 2 CaO.SiO2 (belit). Vzniká slinutá hmota „slínek“, který se v chladičích ochladí vzduchem. Po odležení se mísí s několika procenty sádrovce, který působí jako zpomalovač tuhnutí betonu. Následuje drcení na válcovém drtiči a jemné mletí v kulovém mlýnu. 6.3

Environmentální aspekty výroby cementu Výroba cementu byla vždy doprovázena značnou prašností, která v okolí cementáren obtěžovala obyvatelstvo (nebezpečí silikózy) a ničila přírodu. Současná výroba v Čížkovicích má technologie a zařízení, která se díky značným „eko“ investicím přibližují k mezinárodním kritériím BAT (nejlepší dostupné technologie). Na různých místech výrobní linky, kde dochází ke vzniku prachu a jeho úniku do ovzduší, jsou instalovány účinné moderní tkaninové filtry.

64

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH Tuhé prachové částice ze spalin vytápějících rotační pece jsou spolehlivě zachyceny elektrostatickým filtrem. Mazut původně užívaný jako palivo je dnes zčásti nahrazen tuhými palivy. Podnik se systematicky snaží dodržovat principy trvale udržitelného rozvoje. Příkladem využití druhotných surovin je náhrada přírodního sádrovce (přídavek do cementu zpomalující tuhnutí betonu) energosádrovcem získaným jako produkt odsíření uhelných elektráren mokrou vápencovou metodou. Druhotnou energetickou surovinou užitou v závodě je alternativní palivo GEOBAL 4 na bázi neutralizovaných kalů z ostravských ropných lagun, které nahrazuje část klasických zdrojů energie pro výpal slínku (mazut, uhlí) (viz kap. 7 materiálu „Zneškodňování starých ekologických zátěží“). 7

ZÁVĚR Uvedené příklady výrob založených na chemických procesech (výroba chemikálií, hnojiv, motorových biopaliv, viskózových vláken, zpracování dřeva na buničinu a papír a výroba cementu) ukazují, že v současnosti díky přísné legislativě a tlaku veřejnosti nemohou být provozovány výroby, které by, jak tomu bylo v minulosti, hrubě narušovaly prostředí. Úroveň emisí škodlivin do prostředí výrazně poklesly a péče o „ekologizaci“ výroby se stala běžnou strategií chemických závodů. LITERATURA Auinger F., Benešová M.: Agrozpravodaj 2, č.2, s.4 (2010). Auinger F., Šlemenda P.: Lovochemik 2010, č. IV, s.5. Galle A., Šmíd V.: Lovochemik 2011, č. I, s.3. Hora J.: 5 + 2, 18. července 2013, s. 23. http://cs.wikipedia.org/wiki/Pap%C3%ADrny-%C5%AOt%C4%Bt%C3%AD, staženo 30. 5. 2013. 6. http://cs.wikipedia.org/wiki/Pneumatikov%C3%BD_kord, staženo 18. 7. 2013. 7. http://en.wikipedia.org/wiki//Fatty_acid_methyl_ester, staženo 17. 7. 2013. 8. http://en.wikipedia.org/wiki/Kraft_process, staženo 22. 7. 2013. 9. http://projekty.upce.cz/parprochem/prezentace-partneri/lovochemie.pdf, staženo 15. 7. 2013. 10. http://web.meulovo.cz/dnesek/2007/0707_04.html, staženo 23. 7. 2013. 11. http://www.asb-portal.cz/stavebnictvi/materialy-a-vyrobky/cihly-tvarnice/multibad-plus, staženo 23. 7. 2013. 12. http://www.chmltech.com/documents/continuousdigester.html, staženo 23. 7. 2013.

1. 2. 3. 4. 5.

65

CHEMIE PRŮMYSL ZALOŽENÝ NA CHEMICKÝCH PROCESECH 13. http://www.glanzstoff.com, staženo 16. 7. 2013. 14. http://www.lafarge.cz/wps/portal/cz/1_1-Lafarge-v-Česke-republice, staženo 6. 5. 2013. 15. http://www.lovochemie.cz/Historie.html, staženo 3. 6. 2013. 16. http://www.lovochemie.cz/Produkty.html, staženo 3. 6. 2013. 17. http://www.mondijobs.cz/cs/desktopdefault.aspx/tabid-1918/, staženo 23. 7. 2013. 18. http://www.mondijobs.cz/cs/desktopdefault.aspx/tabid-2313/, staženo 23. 7. 2013. 19. http:///www.papirove-pytle.cz/webnew/start.php, staženo 23. 7. 2013. 20.http://www.platinum.matthey.com/about-pgm/applications/industrial/nitricacid, staženo 2. 7. 2013. 21. http://www.preol.cz, staženo 3. 6. 2013. 22. http://www.silvarium.cz/lesnicka-prace-c-4-01/norske-skog-steti-a-s, staženo 22.7. 2013. 23. Kaftanová V., Hrnčíř J.: Lovochemik 2010, č. VII, s. 4. 24. Kindl J., Novotný R.: Papír a celulóza 51 (4), s. 82 (1996). 25. Kraitr M.: Biologie-Chemie-Zeměpis 21, s. 169 (2012). 26. Kraitr M. a kol.: Chemický průmysl v České republice. ZČU, Plzeň 1999. 27. Neiser J., Hauzar I., Kraitr M., Nassler J., Smolek P.: Základy chemických výrob. SPN, Praha 1988. 28. Obalová L., Pacultová K.: ChemListy 102, 487 (2008). 29. Papír a celulóza 65, (1), s. 16 (2010). 30. Schéma průmyslového areálu společnosti – dopravní trasy. MONDI (2009). 31. Steti mill – VS. ppt, may 2009 (MONDI). 32. Trefný M.: Lovochemik 2010, č. III, s. 4. 33. Trefný M.: Lovochemik 2010, č. IV, s. 4. 34. Trefný M.: Lovochemik 2010, č. IX, s. 4. 35. Ulbricht N.: Lovochemik 9, č. 10, s. 1 (2005).

66

Vodní hospodářství Dřevosklad Příjem dřevní hmoty

Keratech

Neograph

Dřevosklad Norske Skog

Příjem sběr.papíru Norske Skog

Expedice Mondi Bags

Výroba buničiny

Expedice Mondi Coating

Norske Skog

Expedice Mondi Bags PS 1, 2, 3

Expedice Norske Skog

Expedice celulózy

Údržba

Regenerace

Vrátnice Chemická úpravna vody

VATECH.EZ Centrální sklad

Sklad uhlí Energetika

Příjem chemikálií Příjem sběr.papíru

Sklad biopaliv

Expedice Mondi Coating Viamont

Obr. 4 Schéma průmyslového areálu MONDI Štětí , a.s. 30

Brusírna válců

67

Nebělená buničina 4 nádrže po 2000 m3

Kontinuální vařák

Dřevné štěpky

Praní

Třídění

Varný roztok Výroba pytlového papíru (stroj č. 5)

Výluh Výroba papíru a lepenky (stroj č. 1, 2)

Obr. 5 Výroba nebělené buničiny kontinuální technologií KAMYR v závodě MONDI Štětí, a.s.(upraveno podle 31)

68