Životní prostředí - soupeř či pomocník

1         Úkoly

1.1       Základní úkoly

1.1.1        Rozřaďte organismy do ekosystémů.

1.1.2        Sestavte potravní pyramidu, potravní řetězec.

1.1.3        Rozhodněte, jaké životní podmínky ovlivnily vzhled rostlin.

1.1.4        Ekologická hra – medvědi.

1.1.5        Ověřte vliv ropné havárie na ptáky žijící na pobřeží.

1.1.6        Sestavte jednoduchou čističku vody.

2         Čas

2.1       Základní časová dotace: 4 hodiny

rozřazení organismů do ekosystémů: 15 min

potravní pyramida, potravní řetězec: 15min

rozhodněte, jaké životní podmínky ovlivnily vzhled rostlin: 15min

ekologická hra – medvědi: 1 vyučovací hodina

vliv ropné havárie na pobřežní ptactvo: 1 vyučovací hodina

čistička vody: 1 vyučovací hodina

Pozn.: Úkoly 1., 2. a 3. lze zařadit do jedné vyučovací hodiny (45 min).

3         Pomůcky a materiál

3.1       Rozřaďte organismy do ekosystémů.

Obrázky organismů, ilustrační obrázek ekosystémů.

3.2       Sestavte potravní pyramidu, potravní řetězec.

Obrázky organismů z jednotlivých ekosystémů.

3.3       Rozhodněte, jaké životní podmínky ovlivnily vzhled rostlin.

Obrázky smrku v různých prostředích (podmáčené půdy, skály, houštiny, horské oblasti, okrasné parky,…).

3.4       Ekologická hra – medvědi.

Herní prostor (ideálně venku v parku či na zahradě), barevné čtvrtky (oranžová, modrá, žlutá, červená, zelená), tužka, nůžky, černý fix, obálky pro každé dítě, šátek přes oči.

3.5       Ověřte vliv ropné havárie na ptáky žijící na pobřeží.

2 vajíčka (vařená na tvrdo), peří, misky, olej, voda, mýdlo, lupa.

3.6       Sestavte jednoduchou čističku vody.

PET láhev, nůž, filtrační papír, vata, písek, znečištěná voda, kádinka.

4         Hlavní a dílčí cíle

4.1       Základní cíle

4.1.1        Objasnit principy přirozeného čištění vody při průtoku půdou.

4.1.2        Určit vliv prostředí, které podmínilo růst a vzhled rostliny.

4.1.3        Roztřídit organismy do jejich přirozených ekosystémů, zařadit je do potravní pyramidy či řetězce.

4.1.4        Vysvětlit pojmy: reducent, producent, konzument, parazitizmus, symbióza, úživnost prostředí.

4.1.5        Vysvětlit rizika ropných havárií, jejich vliv na pobřežní ptactvo.

4.2       Vedlejší cíle

4.2.1        Aplikovat do praxe teoretické znalosti.

4.2.2        Vytvořit a upevnit vztah k ochraně přírody.

4.2.3        Uvědomit si následky vlastního chování k přírodě.

5         Mezipředmětové vztahy a přesahy

Tento materiál přesahuje rámec biologie v několika oblastech. Jedná se o fyziku (pozorování emulze, fungování pískové filtrace, působení fyzikálních veličin na růst rostlin), chemii (ropa a její vliv na životní prostředí, recyklace, čištění vody při průtoku půdou), pracovní činnosti (výroba improvizované pískové čističky vody, výroba barevných kartiček, tvorba koláží na téma recyklace, práce s nástroji,…) a výtvarnou výchovu (nákres peří, struktury skořápky vajec, tvorba koláže,…).

6         Obecný úvod k tématu

6.1        Ekosystémy – rozřazování organismů

Ekosystém je definován jako přírodní celek, zahrnující všechny organismy na určitém ohraničeném území a jejich vztahy k prostředí. Rozlišujeme vodní a suchozemské ekosystémy a pak také přírodní a umělé, podle vlivu či zásahu člověka do jejich chodu. Ekosystémy a jejich organismy se mění podle geografického umístění na Zemi. V jiných podmínkách mohou žít, růst a rozmnožovat se jiné organismy.

6.2       Potravní pyramida, potravní řetězce

Základem každého ekosystému jsou organismy, které dovedou z anorganických látek vytvářet látky organické, tzn. produkují biomasu. Nazývají se tedy PRODUCENTI. Organismy, které se jimi živí, jsou KONZUMENTI. Konzumenty dělíme na býložravce, všežravce a masožravce. Potravní vztahy ovšem nejsou vždy tak jednoznačné. Existují také cizopasníci (PARAZITI), kteří se živí tkáněmi jiného organismu, ale nemusí ho ihned usmrtit. A naopak existují organismy, které si v přežití navzájem pomáhají a nemohou bez sebe existovat – SYMBIONTI.

Pro jednodušší znázornění potravních vztahů v přírodě se používá potravní řetězec nebo potravní pyramida. Řetězec naznačuje, který organismus může sloužit jako potrava druhému. Přesněji popisují potravní vztahy v ekosystémech potravní sítě, což jsou rozvětvené potravní řetězce.

Vzájemné potravní vztahy organismů a současně poměrné množství organismů v přírodě můžeme znázornit pomocí potravní pyramidy. Největší hmotnost organické hmoty (biomasy) tvoří producenti. Menší část býložravci (konzumenti I. řádu) a postupně menší a menší část všežravci (konzumenti II. řádu) a masožravci (konzumenti III. řádu).

Příroda téměř nezná odpady. Na potravní řetězce navazují rozkladné řetězce. Odpady a zbytky organických těl se živí rozkladači (DESTRUENTI), kteří tyto zbytky ještě rozloží na humus. Rozkladem humusu pak opět vznikají anorganické látky a koloběh živin se uzavírá.

6.3       Rostliny a prostředí

Rostliny jednoho druhu se mohou vyskytovat v různých ekosystémech nebo v rámci jednoho ekosystému mají rozdílné podmínky pro svůj růst. Rostlina se těmto podmínkám musí přizpůsobit. Podle jejího vnějšího vzhledu pak můžeme zpětně tyto faktory působící na rostlinu určovat. Jedná se hlavně o teplotu vzduchu, množství srážek a vody v půdě, bonitu půdy, množství světla, povětrnostní podmínky a bezprostřední prostor pro růst. Dále může vzhled rostlin ovlivňovat člověk sestřihem nebo křížením a šlechtěním dvou variet. Rostlina jednoho druhu pak může vytvářet různé tvarové modifikace, které si na první pohled nejsou podobné.

6.4       Ekologická hra – medvědi

V této hře se děti na chvíli stanou medvědy, kteří hledají potravu ve svém životním areálu. Pochopí tedy pojem úživnost prostředí. Ta bývá definována počtem rostlin a živočichů, které je schopna určitá oblast uživit. Je to největší možný počet zvířat, který jejich přirozené prostředí uživí v rámci jednoho roku nebo během nejkritičtějšího období.

Středem pozornosti během této činnosti budou černí medvědi, kteří poslouží k vysvětlení pojmu – úživnost. Počet černých medvědů je obvykle limitován několika vlivy, jež se týkají doupat, zásob potravy, vzájemné tolerance a teritorií zvířat. Medvědi musí proto často migrovat na mnohakilometrové vzdálenosti, aby našli nové prostředí s dostatkem potravy.

6.5       Vliv ropné havárie na ptáky žijící na pobřeží

Jedním z příkladů znečišťování přírody člověkem jsou ropné skvrny. K úniku ropy dochází nejen při vrtných neštěstích, haváriích tankerů, ale i při běžné těžbě v mělkých mořích. Odhaduje se, že do moře unikne ročně asi 10 milionů tun ropy. Jedna tuna ropy znečistí 6–12 km² hladiny moří. Na hladině se tvoří tenká vrstvička, která omezuje rozmnožování planktonu v mořích (rostlinný plankton vyprodukuje 30 % světové produkce O₂, plankton je potravou velkého množství mořských živočichů).

Ropa obsahuje aromatické uhlovodíky, které usmrcují živočichy, a karcinogenní látky, které se hromadí v tělech mořských živočichů (např. ryb). Konzumací takových ryb nebo ústřic mohou u lidí vzniknout závažné zdravotní problémy. Katastrofální důsledky má ropné znečištění na mořské ptáky.

6.6       Jednoduchá čistička vody

V přírodě dochází k čištění vody samovolně jejím průtokem podzemím. Voda protéká zrnky půdy či písku a zbavuje se tak hrubých nečistot. Čím je písek jemnější, tím více nečistot zachytí. Stejného mechanismu využívají i dnešní moderní čističky vod. Mají uměle vytvořené pískové filtry, kudy proudí voda a zbavuje se hrubých nečistot. Na stejném principu pracují také přírodní biotopy a bazénové filtrace.

Významnou roli při tomto přírodním čištění hrají i rostliny. Jejich kořeny totiž odfiltrují značné množství látek, které rostliny využívají pro svůj růst. Voda se tak zbavuje přebytečných minerálů i škodlivých chemických látek.

7         Pracovní postup

7.1       Rozřaďte organismy do ekosystémů.

• Všechny obrázky organismů z různých ekosystémů rozdejte dětem do dvojic (les, rybník, pole – louky – pastviny, lidská sídla, zahrady – parky).
• Obrázky organismů zařaďte do jejich přirozených ekosystémů.

7.2        Sestavte potravní pyramidu, potravní řetězec.

Nastříhané pojmy na lístečcích (Tab. 1) rozdejte do dvojic a nechte děti roztřídit je do prázdné tabulky (tabulka k rozstříhání je součástí pracovních listů).

Tab. 1 Druhy organismů a jejich funkce v koloběhu látek v přírodě.

• Obrázky organismů z ekosystému lesa rozdejte dětem do dvojic.
• Poskládejte organismy lesního ekosystému do přiloženého obrázku potravní pyramidy.
• Mezi organismy najděte příklad symbiózy a parazitizmu. Vysvětlete rozdíl.
• Uspořádejte obrázky organismů lesního ekosystému do potravního řetězce (minimálně se třemi články).

7.3       Rozhodněte, jaké podmínky ovlivnily vzhled rostlin.

• Stromy – obrázky z různého prostředí – vlajkový, podmáčené lesy, pokrouceniny na skalách, okrasné variety (šlechtění do zahrad), normálně rostlý smrk, horský smrk (silné větve sklopené směrem k zemi kvůli sněhu)
• Přiřaďte obrázky stromů k podmínkám, které ovlivnily jeho tvar.

7.4        Ekologická hra – medvědi

• Nastříhejte ze čtvrtek čtverce cca 5 x 5cm, od každé barvy 20 ks (v případě, že je dětí 20).
• oranžová = semena, ořechy: 5ks – 20kg, 15ks – 10kg
• modrá = bobule, lesní plody: 5ks – 20kg, 15ks – 10kg
• zelená = listy, tráva: 5ks – 20kg, 15ks – 10kg
• žlutá = hmyz: 5ks – 12kg, 15ks – 6kg
• červená = maso: 5ks – 8kg, 15ks – 4kg
• Kartičky rozmístěte v prostoru cca 50 x 50metrů.
• Děti dostanou každý svou obálku, podepíšou si ji a připraví se na startovní čáru.
• Vysvětlíte jim, že se snaží stejně jako medvědi najít potravu ve svém životním prostoru. Nevysvětlujte jim hodnoty kartiček, pouze jim sdělte, že medvědi jsou všežravci, a proto musí mít pestrou potravu, aby měli dostatek živin a vitamínů.
• Pak vyberte jednoho – zraněný medvěd – bude se pohybovat pouze skákáním po jedné noze.
• Vyberte dívku, která bude medvědice s mládětem – musí najít dvojnásob potravy, aby přežila ona i medvídě.
• Pak vyberte ještě jednoho dobrovolníka, medvěd poraněný v křoví – téměř nevidí – zavážete tedy žákovi oči.
• Poté začnou děti hledat svou potravu. Mohou se o ni přetahovat, soupeřit dle libosti.
• Každý úlovek si nesou do brlohu (obálka na startovní čáře).
• Po vysbírání všech lístečků každý provede součet barev a jejich hodnot.
• Výsledek zapište na tabuli nebo velký arch papíru a porovnejte:
• Kolik potravy získal raněný kulhající medvěd. = přirozený výběr
• Kolik našla medvědice s medvídětem. = přirozený výběr
• Kolik našel slepý medvěd. = přirozený výběr
• Kolik medvědů by skutečně přežilo – získali 40 kg potravy. = úživnost prostředí

Doplňující úkoly:

Sečtěte všechnu potravu dohromady.

• Kolik medvědů by se na tomto území uživilo?
• Proč ve skutečnosti přežilo jen tolik medvědů?
• Děti si spočítají poměrově svou nasbíranou potravu, porovnají s tabulkou.

Jak zdravý by byl medvěd s tímto poměrem potravy? Normální složení potravy medvěda černého je uvedeno v tab. 2.

Tab. 2 Kvalitativní a kvantitativní složení potravy medvěda černého.

Pozn.: Úkol je vytvořen na příkladu medvěda černého, obdobné hodnoty platí i pro medvěda hnědého, žijícího u nás.

7.5       Ověřte vliv ropné havárie na ptáky žijící na pobřeží.

7.5.1        Do mělké misky s vodou kápněte 2 ml oleje.

• Jak reaguje olej s vodou?
• Změřte velikost olejové skvrny.
• Do jak velké plochy by se rozlila ropná skvrna z tankeru, ze kterého uniklo 1 000 litrů ropy?

7.5.2        Máte 2 vejce uvařená na tvrdo.

• Jedno vejce si pozorně prohlédněte lupou a oloupejte.
• Druhé potopte do nádobky s olejem. Po 30 minách ho vyjměte, odstraňte olej a oloupejte.
• Jaký je mezi nimi rozdíl?
• Jaký vliv by mohla mít ropa na vejce ptáků, kteří hnízdí v blízkosti vody?

7.5.3        Prohlédněte si lupou peří a zakreslete ho.

• Ponořte ho na minutu do vody, opět si ho prohlédněte a zakreslete. Porovnejte s prvním pozorováním.
• Ponořte peří na minutu do oleje, prohlédněte si ho a zakreslete. Porovnejte s předchozími pozorováními.
• Mastné peří umyjte v mycím prostředku, opláchněte vodou, osušte, prohlédněte a opět porovnejte s předchozími pozorováními.
• Jaký vliv může mít ropa na ptáky, pokud se jim dostane na peří?

7.6        Sestavte jednoduchou čističku vody.

• Uřízněte dno PET lahve.
• Do hrdla lahve navrstvěte filtrační papír, vatu a písek.
• PET láhev postavte nad kádinku (hrdlem dolů).
• Shora začněte nalévat znečištěnou vodu.
• Sledujte změnu čistoty vody po průtoku.

8         Metodické poznámky

Obrázky pro skládání různých potravních řetězců, doplňování potravní pyramidy a podobně jsou k dispozici na přiloženém CD. Je vhodné je tisknout na čtvrtky ve zmenšené podobě, aby se snadno vkládaly do předlohy pyramidy. Navíc je možné je snadno namnožit do skupinek či k samostatné práci dětí.

Úkol 7.5.1

Na vodu vyberte nádobu větších rozměrů (lavor), aby se skvrna oleje na povrch vody vešla a nedotýkala se stěn. Olej do vody odměřte pomocí injekční stříkačky. POZOR, aby nedošlo k prudkému vstříknutí oleje, jinak se rozprskne na hladině několik drobných mastných skvrn a špatně se měří a počítá zadaný úkol.

Úkol 7.5.2

Vajíčko ponořené do oleje by mělo být po oloupání mastné i pod skořápkou. Před loupáním ho ovšem důkladně umyjte v mycím prostředku, aby nedošlo pouze k přenosu mastnoty rukama.

Úkol 7.6

Při řezání PET lahví postupujte opatrně, aby se děti nezranily o nůž nebo ostrý okraj lahve.

9         Doporučená a použitá literatura

Čabradová,V., Hasch, F., Sejpka, J., Vaněčková, I. 2003. Přírodopis 6 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. Fraus, Plzeň.

Western regional enviromental education council, USA. 1993. - česká verze: Junák, středisko Psohlavci. Moravia press, Uherské Hradiště.