I N V E S T I C E
D O
R O Z V O J E
V Z D Ě L Á V Á N Í
TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
Pracovní list č. 5
Voda jako ekologický faktor
Pro potřeby projektu MAN zpracovala: Mgr. Lucie Adamusová
1. Evokace - putovní mikrofon Diskutujte v kruhu o vlivu vody na organismy: Pomůckou k aktivitě je "mikrofon", anebo jakýkoli podobný předmět, který si můžete předávat. První žák řekne větu týkající se tématu a předá "mikrofon" dalšímu žákovi. Ten musí na vyslovenou větu reagovat, nemusí však opakovat veškeré informace, které se už o tématu dozvěděl, ani je shrnovat. Musí se ale vyjadřovat v celých větách. (Např. Voda je základní podmínkou života. → Život organismů je závislý na vodě, protože všechny metabolické děje probíhají ve vodě, atd.) Učitel je v roli pozorovatele a také zapisuje na tabuli zmíněné informace (i nepravdivé a nepřesné). Po vyčerpání informací přečtěte souhrn informací z tabule a opravte případné nepřesnosti. Co vás překvapilo? Co vás zaujalo? O čem byste se chtěli dozvědět více? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
2. Práce s textem - Jigsaw Rozdělte se do čtyřčlenných tzv. domovských skupin - A, B, C a D. Každá skupina dostane stejný text, který je rozdělený do čtyř pasáží - a, b, c, d. Každý člen skupiny si nastuduje jednu pasáž. Po čase (určí vyučující) vytvořte tzv. expertní skupiny (žáci, kteří studovali stejnou část textu). Zde diskutujte o tom, co jste si přečetli, klaďte si otázky a shrňte nejdůležitější informace. Potom se vraťte do domovských skupin a postupně předejte spolužákům, co jste se naučili.
Voda jako ekologický faktor Život vznikl v moři, neboť všechny důležité fyziologické funkce organismů jsou vázány na vodní prostředí. Vodu v různém množství obsahují všechny buňky těl. Ještě dnes žije mnoho rostlinných a živočišných druhů ve vodě, ale i pro všechny organismy na souši je voda nepostradatelnou podmínkou pro život. Na Zemi je voda za normálních podmínek přítomna ve všech třech skupenstvích. Vodní plochy pokrývají téměř 2/3 (71%) zemského povrchu. Pouze 3% tvoří voda sladká a z toho jsou 2/3 vázány v ledovcích. (Další detaily rozložení vody viz obr. 1)
Obr. 1 Rozložení sladké vody na Zemi
Obr. 2 Mořský ekosystém
Vodní ekosystémy se vyznačují vysokou biodiverzitou, což je zapříčiněno jednak velkým objemem vod, jednak dlouhou fylogenezí života v oceánech. Vodní prostředí bývá stálejší, mění se pomaleji než suchozemské. Voda umožňuje jednodušší přísun živin a odvádění odpadních látek, přičemž odpad jedněch organismů bývá obvykle živinou pro jiné. Voda usnadňuje oplození a pomáhá šíření organismů. Faktory, které ovlivňují a při určitých hodnotách omezují růst, rozmnožování a šíření organismů jsou: teplota, množství pronikajícího světla, rozpuštěné živiny a plyny, vodní proudění, tlak a hustota. Teplota vody V našich zeměpisných šířkách je v létě voda u hladiny nejteplejší, s větší hloubkou klesá. Voda u hladiny je promíchávána větrem, pokles teploty s hloubkou je pomalý a nepravidelný. Tam, kde toto promíchávání již nenastává, neklesá teplota rovnoměrně, ale skokem - tuto vrstvu nazýváme skočnou (neboli termoklina). U dna hlubokých a málo průtočných jezer a údolních nádrží může být i v srpnu teplota kolem 4 °C. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Pronikání světla Množství světla závisí na hloubce a přítomnosti rozpuštěných a rozptýlených látek. Dále také na denní době, sezóně (v oblastech dále od rovníku) a na množství přítomných organismů. Povrchové vrstvy hlubokých částí oceánů obsahují málo biomasy, proto umožňují pronikání světla hlouběji, než je tomu v mělkých mořích a většině sladkých vod s velkým množstvím biomasy. Svrchní vrstva se nazývá eufotická zóna. Bývá prozářena sluncem a autotrofní organismy zde ve dne fotosyntetizují. Důsledkem toho je zde zvýšená koncentrace kyslíku a snížená hladina CO2, sloučenin dusíku, fosforu a dalších živin. Dolní hranice eufotické zóny (v oceánech kolem 100 m) však již nezajišťuje dostatečnou intenzitu fotosyntézy (jež by umožňovala přežití rostlin). Převažuje zde dýchání nad fotosyntézou. Organismy žijící ve velkých hloubkách (chaluhy, ruduchy) mají kromě chlorofylu i další barviva pohlcující zejména modrou, fialovou a zelenou složku spektra (které pronikají vodou lépe a do větších hloubek). Umožňuje jim to využít efektivněji i malé množství světla. Pod eufotickou zónou až ke dnu se nalézá afotická zóna, v níž fotosyntéza pro nedostatek světla neprobíhá. Žijí zde bakterie, jež rozkládají odumírající a zvolna sedimentující organismy. Metabolismus přítomných poikilotermních organismů je při nižších teplotách pomalejší. Je zde velmi málo kyslíku, protože je spotřebováván pro dýchání. Organismy si buď přihánějí vodu z vyšších poloh, nebo jsou odkázány na bezkyslíkaté metabolické procesy. Množství světla v různých hloubkách ovlivňuje zrakovou orientaci živočichů. U hlubinných forem (stejně jako u jeskynních) bývají oči redukovány. Často se vyvíjejí světélkující orgány, umožňující jak orientaci, tak lákání kořisti. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tlak vody Počítáme-li s hmotností vody 1 l = 1 kg, pak na 1 dm2 v hloubce 1 m pod hladinou působí hmotnost 10 kg, v hloubce 10 m už hmotnost 100 kg a 100 m pod hladinou váží vodní sloupec už 1000 kg. Hlubokomořské organismy snášejí tedy obrovské tlaky (v hloubce přes 10 km kolem 100 MPa). Tyto organismy se často vyskytují v oblastech podmořské sopečné činnosti s extrémně vysokou teplotou. Hustota vody Hustota vody je 775x vyšší než u vzduchu, což umožnilo vodním organismům vyvinout se do značných rozměrů. Organismy žijící stále ve vodě nepotřebují žádné orgány podpírající tělo. V mořích žijí vůbec největší živočichové (kytovci, plejtvák - 100 t). Vysoká hustota je však příčinou menší pohyblivost. U aktivně plovoucích forem se při překonávání odporu vody vytvořil hydrodynamický tvar těla, a to nejen u ryb, ale i u savců (delfín), paryb (žralok), případně u plazů (vyhynulí ryboještěři). Tomuto stejnému přizpůsobení u různých skupin říkáme konvergence. Hydrodynamický tvar je u většiny vodních živočichů vřetenovitý, neboť jiné tvary způsobují tvorbu vírů, které mají brzdící účinky.
Obr. 3 Vliv tvaru těla na proudění
6
Hustotu vody ovlivňuje i salinita (obsah solí). Život ve slané vodě vyžaduje jiné fyziologické adaptace než ve vodě sladké. Jen málo organismů dokáže měnit tato odlišná prostředí (lososi, úhoři). Hustota slané vody se zvyšuje s poklesem teploty a zvýšením slanosti. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Rozpuštěné živiny Koncentrace živin ve sladkých vodách bývají rozmanité a kolísají během ročních období. Např. fosfáty jsou během vegetačního období spotřebovávány a jejich koncentrace opět stoupá během zimy při dekompozičních procesech. Význam pro rostliny mají také nitráty, někdy též sulfáty a vápník. Živiny do vodního prostředí přinášejí také deště. Koncentrace živin v oceánech bývají oproti sladkým vodám málo rozdílné. Rozpuštěné plyny Plyny (hlavně O2, N, CO2) se do vody dostávají kromě fotosyntézy vodních organismů také difuzí z atmosféry. Stojatou hladinou jezera proniká na 1 m 2 do vody přibližně 100 g kyslíku denně, což stačí k zásobení rostlin asi do desetimetrové hloubky. Rychleji a lépe je plyny sycena voda, která víří. V tekoucích vodách se silným proudem a mnoha vodními víry je obsah kyslíku velmi vysoký. Vodní proud však může být omezujícím faktorem, protože znemožňuje kolonizaci těmi organismy, které proti proudu neumějí plavat.
Obr. 4 Stojatá voda
Obr. 5 Horský potok
Rozpustnost plynů je také vyšší při nízkých teplotách, proto v průzračných, chladných potocích žijí organismy náročné na kyslík. S ohřevem vod obsah kyslíku klesá. Urychlují se metabolické procesy a vzrůstá potřeba kyslíku u organismů. Proto v horkých dnech vyplouvají ryby na povrch, aby "nalapaly vzduch". V hlubokých vodách s nedostatkem kyslíku žijí organismy, které si vystačí s malým množstvím O 2 (nitěnky, larvy pestřenky trubcové). Oxid uhličitý je ve vodě zpravidla obsažen v dostatečném množství, takže není omezujícím faktorem fotosyntézy jako u suchozemských rostlin. Uvolňuje se do vody při dýchání organismů a spolu s oxidy dusíku se zde dostává i s deštěm.
3. Reflexe - volné psaní V průběhu 5 minut napište v celých větách vše, co se vám vybaví k tématu voda. Nechte myšlenky volně plynout kupředu, nevracejte se k napsanému textu, nekorigujte, neškrtejte, nezabývejte se gramatikou, pravopisem, ani stylistikou. Po 4 minutách vás učitel upozorní, že vám zbývá pouze 1 minuta. Po skončení volného psaní dobrovolníci přečtou své výtvory. Za domácí úkol svůj text rozpracujte a upravte. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Přepracovaný text: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
4. Otázky a úkoly A/ Kvíz Odpovězte na otázky: 1. Kolik % vody na Zemi tvoří voda slaná? 2. Co jsou to vody brakické? Kde se vyskytují? 3. Slaná jezera mívají zvláštní složení. Vyber správná tvrzení: a) Převažují zde srážky nad odparem vody. b) Převažuje odpar vody nad srážkami. c) Převažují sírany nad chloridy. d) Převažují chloridy nad sírany. 4. Vodní prostředí je přibližně ___________ větší než pevninská část biosféry. a) 100x
b) 200x
c) 300x
d) 400x
5. Co hrozí rostlinám ve zmrzlé půdě? 6. Povrchové vody v jezerech a řekách činí pouze_______ celkového objemu vody na Zemi. a) 1/5
b) 1/50
c) 1/500
d) 1/5000
7. Ztrátu vody snášejí různé skupiny živočichů různě. Savci utrpí už při ztrátě ______ těžká poškození. a) 5-9 %
b) 10-15 %
c) 16-20 %
d) 21-25 %
Oproti tomu plži snášejí ztráty vody okolo: a) 10-20 %
b) 30-40 %
c) 40-60 %
d) 60-80 %
8. Larvy komárů při ztrátě vody až 99 % upadají do stavu strnulosti a takto mohou přežít téměř: a) 1 rok
b) 2 roky
c) 3 roky
d) 4 roky
9. Bez vody člověk nevydrží obyčejně déle než: a) 2 dny
b) 3 dny
c) 5 dní
d) 7 dní
10. Proč bývá u dna hlubokých vodních nádrží v létě i v zimě poměrně stabilní teplota kolem 4 °C? 11. Určete, zda následující tři tvrzení jsou pravdivá nebo nepravdivá. Nepravdivá tvrzení opravte: Obsah vody je tím větší, čím starší je příslušný tvor a čím vyšší je jeho pozice ve vývojové řadě._______________________________________________________ Intenzita životních projevů je tím větší, čím vyšší je obsah vody v organismu. __________________________________________________________________ Dosáhne-li teplota vody asi 4 °C, stoupá k hladině a voda chladnější klesá ke dnu. __________________________________________________________________
12. Světový den vody je: a) 22. leden
b) 22. březen
c) 22. květen
d) 22. červenec
13. Jako rok vody byl stanoven rok: a) 2003
b) 2005
c) 2007
d) 2009
14. Přístup k nezávadné vodě nemá v současnosti: a) 1/4 lidstva
b) 1/5 lidstva
c) 1/6 lidstva
d) 1/7 lidstva
15. Odhadni, kolik % vody obsahuje lidské tělo v různých etapách života a kolik % vody se nachází v některých lidských a rostlinných orgánech a tělech živočichů: 98 %, 94 %, 80-90 %, 83 %, 76 %, 75 %, 75 %, 65 %, 63 %, 55 %, 22 %, 15 % embryo
krev
kojenec
kosti
dítě
svaly
dospělý
zelené listy
starý člověk
suchá semena
mozek
medúza
B/ Rozdělení rostlin podle nároků na množství vody Přiřaďte k odborným názvům české definice a příklad rostliny. Seřaďte je od nejmenších (1.) po největší (4.) nároky na vodu: mezofyty, hydrofyty, hygrofyty, xerofyty, suchomilné rostliny, vlhkomilné rostliny, žijící na středně vlhkých stanovištích, vodní rostliny, kavyly, rákos, vodní mor, leknín, divizna, blatouch, kaktusy, netřesky, kontryhel obecný, kostival lékařský, ostřice, jehličnany
odborný výraz 1. 2. 3. 4.
česká definice
příklady rostlin
C/ Typy vodních společenstev Přiřaďte k názvům vodních společenstev definice a příklady živočichů a rostlin: pleuston, nekton, neuston, plankton, bentos, zakořeněné rostliny, bakterie, některé druhy perlooček, řasy, nitěnky, bičíkovci, prvoci, larvy pakomárů, vodoměrky, sinice, škeble, vířníci, někteří brouci, ryby drobné organismy s omezenou schopností pohybu, žijí všude s výjimkou velmi rychlých vodních proudů - ___________ - ________________________________ organismy na dně - _____________ - ___________________________________ živočichové, kteří používají vodní hladinu jako podklad k pohybu - _____________ _________________________________________________________________ statnější organismy schopné plavat proti proudu vody - _____________________ _________________________________________________________________ druhy žijící v povrchové vrstvičce vody - ________________ - ________________
D/ Text 2 Doplňte vynechané výrazy ve správném tvaru do textu: ztráty, reakce, srážky, aktivní, vypařování, vzdušná vlhkost, metabolismus, hydratace, tropické deštné lesy, vajíčka, pití, larvy, produkty, vyměňování, zmenšování, obojživelníci, suché, vlhkost, zkrácení, zisk, plazi, hmyz
Voda v suchozemském prostředí Voda je pro život organismů významným faktorem také v podobě ______________ a _______________________. Například ________________________________ vyžadují stálé deště a vysokou vlhkost vzduchu. Suchozemští
živočichové
mají
tendenci
ztrácet
vodu
______________________
a ________________ odpadních produktů __________________, v nichž je voda přítomna. Tyto ztráty mohou být omezovány ________________ plochy povrchu, _______________ doby expozice a vytvářením suchých exkrečních _________________. _______________ jsou vyrovnávány ________________ vody z metabolismu, z potravy nebo při _________. _________________ je nezbytnou podmínkou toho, aby v organismu probíhaly metabolické _______________.
Obojživelníci, stejnonožci, hlístice, žížaly a měkkýši musí - alespoň v ____________ stadiu - žít v prostředí, jehož relativní ________________ je, anebo se blíží 100 %. ___________ by bez přítomnosti vody nepřežili, neboť kladou __________ do vody, kde se vyvíjejí jejich _______________. Naopak mnozí živočichové vyžadují k životu spíše _____________ podmínky, např. _____________ a suchozemští členovci, zejména ________________.
