Postupující práce do Ceny veřejnosti 2024:
Development of new materials for water purification, using graphene oxide and nanofibers (Eva Bartošková)
Anotace:
Voda je nejdůležitější a nezbytnou složkou ekosystému Země, která hraje klíčovou roli v řádném fungování flóry a fauny. Avšak naše vodní zdroje se neustále znečišťují. Celý svět by mohl být za pár desetiletí v obrovském nedostatku vody. Grafen, jednoatomový tenký uhlíkový nanoplát, a grafenové nanomateriály mají výbornou budoucnost v technologiích úpravy vody díky svým mimořádným vlastnostem. Pouze několik prací popisuje použití těchto materiálů v úpravě vody metodami adsorpce, filtrace a fotodegradace. Tato práce předkládá kritické zhodnocení příspěvku grafenových nanomateriálů v úpravě vody. Byly podniknuty pokusy diskutovat o budoucích pohledech těchto materiálů v úpravě vody. Kromě toho jsou vynaloženy úsilí na diskusi o nanotoxicitě a nebezpečích grafenových materiálů. Jsou podány návrhy, jak zkoumat plný potenciál těchto materiálů spolu s opatřeními proti nanotoxicitě a jejím nebezpečím. Bylo zjištěno, že budoucnost grafenových materiálů je velmi slibná.
Root Tracker (Tadeáš Fryčák)
Anotace:
Vědci po celém světě zkoumají účinky různých chemických látek na kořenové systémy za zvýšených stresových podmínek – například za čím dál častěji vyskytujících se dlouhodobých suchách. Rostliny se brání proti suchu různými mechanismy, například ukládáním vody do svého kořenového systému. Čím objemnější a rozsáhlejší kořenový systém daná rostlina má, tím více vody si dokáže uchovat, čímž zvyšuje svou šanci na přežití při dlouhodobých suchách. Proto je cílem práce výzkumníků identifikovat takovou chemickou látku, jež signifikantně stimuluje růst kořenů.
Pro zjištění vlivu zkoumaných chemických látek na kořenové systémy je nutné kvantifikovat rozsáhlost kořenového systému. Výzkumníci proto pěstují rostliny například v průhledném výživovém médiu v in vitro modulech (Petriho misky hermeticky izolující vnitřní prostředí od vnějšího), anebo za použití tzv. rhizotronů (zařízení naplněná substrátem s jednou průhlednou stranou pro pozorování kořenů). Jelikož příprava jednoho in vitro modulu je komplikovaná a ve velkém počtu ekonomicky náročná, výzkumníci sází do jednoho modulu například 6-12 rostlin. Kvůli omezené velikosti Petriho misky se od určitého časového bodu jednotlivé kořenové systémy rostlin začnou
nevyhnutelně křížit až později dosáhnou stavu, kdy je komplikované je sledovat i manuálně, natož měřit a vyhodnocovat.
Proto jsem vyvinul matematickou metodiku pro plně automatické zpracování růstu kořenových systémů v čase pro různá biologická prostředí, která implementuje extrakci
parametrů kořenů (například tloušťka, délka, počet vedlejších kořenů, ...), anebo také vyhodnocení a porovnání dat mezi kontrolní skupinou a skupinami s přidanými testovanými chemickými látkami. Řešení, které jsem navrhl, je oproti všem existujícím programům na světě (například Ez-Rhizo, Segroot) schopné pracovat v komplexních podmínkách, kdy se kořenové systémy často mezi sebou kříží (například v in vitro modulech), nebo kdy jsou části kořenů skryté za substrátem (například v rhizotronech) a je nutné je pro správné vyhodnocení predikovat.
Pro evaluaci vlivu chemických látek jsem přišel s inovativním metrikou (interpretace parametrů logistické křivky), která eliminuje veškeré nevýhody RGR (RGR není vhodná
pro využití na logistické jevy; RGR je vždy spočítaná pouze pro jednu veličinu z dvou časových bodů – je proto diskrétní a není porovnatelná při použití různých časových rozmezí). Využití vyhodnocení za pomocí logistické křivky má navíc i několik dalších výhod – z každé analýzy jsou vždy tři hodnoty pro celou růstovou křivku nezávisle
na počtu naměřených datových bodů nebo nezávisle na tom, zdali byla růstová křivka sledována až do konce svého růstového období.
Tyto metody jsem implementoval v programovacím jazyce Python a vytvořil tak software Root Tracker, jež používají biologové na Univerzitě Palackého v počtu zhruba 60 snímků za den již od od ledna 2023, což jim šetří každý den několik hodin manuální práce. Během tohoto již více než ročního období Root Tracker úspěšně využili pro identifikaci několika stimulujících látek a otestovali ho tak již na tisících obrázků.
The role of citizen science in mapping soil degradation processes and drought impacts on the Czech agricultural landscapes (Magdaléna Musilová)
Anotace:
Práce Role citizen science v mapování procesů degradace půdy a dopadů sucha na českou zemědělskou krajinu vychází z projektu Posílení resilience venkova prostřednictvím aktivizace lokálních aktérů a vlastníků půdy podporovaného Technologickou agenturou ČR v rozmezí let 2020–2023, který je výsledkem spolupráce oddělení environmentální geografie Ústavu geoniky AV ČR (Akademie věd České republiky), Geografického ústavu přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, Ústavu environmentální bezpečnosti fakulty logistiky a krizového řízení Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně a dalších vědeckých institucí a organizací pro ekologické hospodaření. Tento si kladl za cíl posílit motivaci vlastníků půdy (včetně obcí) k odpovědnosti za hospodaření na jejich půdě a prostřednictvím toho vytvořit podmínky pro udržitelné hospodaření a zachovat odolné zemědělské půdy i pro další generace. Součástí projektu, a současně hlavním cílem této práce, bylo také vytvoření nástroje sloužícího ke sběru dat o současném stavu české zemědělské krajiny. K tomu byly využity metody citizen science, které jsou uplatňovány právě k naplnění cílů, jimž předchází výzkum na geograficky rozlehlém území. Projekt vytvořený v souladu s těmito zásadami nese název Na suchu a vznikl se záměrem utvoření databáze mapující zejména dopady sucha a sdílení příkladů špatné i dobré praxe v současném zemědělství v rámci České republiky s ohledem na dlouhodobý časový horizont. Projekt se současně stal modelovým příkladem možností zapojení široké veřejnosti v procesu zlepšení stavu české zemědělské krajiny a byl používán v rámci přednášek a workshopů zabývajících se problematikou sucha a degradace půdy. V průběhu práce se popularizace vědy a edukace široké veřejnosti touto cestou ukázala jako klíčová, proto se praktická část výzkumu zaměřovala z velké části na aktivity vzdělávacího charakteru.
Farmaka ve vodním prostředí (Tereza Praislerová)
Anotace:
V této práci jsem se zaměřila na dnes už zcela běžný výskyt farmaceutických přípravků v nejen povrchové vodě. Nárůst koncentrací léčiv detekovaných v povrchových vodách se kvůli rostoucí spotřebě léčiv neustále zvyšuje. Ač koncentrace nemusejí dosahovat vysokých hodnot, tak jejich chronické působení může mít na necílové organismy negativní účinky. V teoretické části jsem se zabývala obecnými informacemi o výskytu léčiv ve vodě, o jejich vstupu do vody, jejich vlivem a také účinností ČOV s jejich odstraněním. V praktické části je popsáno testování toxicity antikonvulzivního léku gabapentinu na kapra obecného.
Microplastics and their occurance in Brno (Zuzana Urbanová)
Anotace:
V této práci jsem se zabývala celkovou problematikou mikroplastů, jaký vliv mají na životní prostředí a organismy, proč je důležité tento problém řešit a jejich celkovým výskytem. Hlavním cílem bylo dokázat, že se plastové částice nachází na většině míst a že koncentrace mikroplastů se může mírným, či zásadním rozdílem lišit podle vlivu antropogenní činnosti.
Výzkum se prováděl na vzorcích kohoutkové vody, půdy a ovzduší. Všechny nalezené částice byly testovány metodou zvanou hot needle test, která musela být pro rozdílné vlastnosti každého prostředí upravena. Rozdíl kontaminace těchto vzorků plastovými partikulemi je schopen dokázat, jakým způsobem jsou již rozšířeny po světě a že tento problém se týká i České republiky.
Vzorky byly odebírány ze dvou oblastí, které se od sebe zásadním způsobem lišily, i když se nachází ve stejném městě. Celý pokus byl prováděn v Brně. První část vzorků byla odebrána v samotném středu města a druhý na jeho úplném okraji, aby se zjistilo, jak drastický, či mírný rozdíl se projevil v rozdílných lokalitách města.
Výzkum potvrdil, že se ve městě nachází nadprůměrné množství mikroplastů a odběrové místo ovlivňuje jejich počet. Tato skutečnost doopravdy potvrzuje, že se jedná o globální problém. Dokázalo se, že antropogenní činnost znečišťuje planetu relativně novým způsobem. Tento fakt mění mnohá nyní běžná data. Jelikož se přítomnost mikroplastů prokázala ve všech pozorovaných vzorcích, musí se životní styl lidí zásadním způsobem změnit.
Hlasujte od 10. do 20. 5. 2024:
Hlasování ukončeno. Cenu veřejnosti vyhrála Zuzana Urbanová s projektem Microplastics and their occurance in Brno. Gratulujeme!