vesmír 11-2013

v poznání je síla

ročník 92 (143) • první číslo vyšlo roku 1871 • 2013 /115,10 € • 94 Kč

Doba LEDová

všEchno jE jinaK

ZDánLivě iDyLicKá PLoučnicE

o PůvoDu váLEK

iTERjaderná fúze

590 Vesmír 92, listopad 2013 | http://www.vesmir.cz

Roku 2002 se čtenáři Vesmíru mohli seznámit s problematikou kozí devastace na brazilském ostrově Trindade uprostřed jižního Atlantiku (Vesmír 81, 557, 2002/10). Od roku 2005 je však ostrov bez koz, protože se je po desetile-tém úsilí za pomoci vojenských odstřelovačů podařilo zlikvidovat. Brazilské námořnictvo zaujalo od r. 2002 k regeneraci přírody nový a kladný postoj. (Že by četli Vesmír?)

Příroda ostrova se vzpamatovává až ne-čekaně rychlým tempem. Zmizelé rostlin-né endemity byly na ostrov, krom jediného druhu (Peperomia beckeri), navráceny ze spo-rové a semenné banky všechny. Byly mezi ni-mi i kapradiny Asplenium beckeri a Elaphoglos-sum beckeri, jež byly považovány za vyhynulé. Na regeneraci vegetace se podílejí právě ze-jména endemické druhy (Cyperus atlanticus, Bulbostylis nesiotis, Achyrocline disjuncta a ke-řovitý jitrocel Plantago trinitatis). Roku 2012 byl také objeven nový endemický druh trávy

z rodu Sporobolus. Rovněž zalesněná plocha s dominantní endemickou stromovou kap-radinou Cyathea copelandii se rozrůstá smě-rem dolů po východních svazích. Objem vo-dy v potocích se ve srovnání s roky 1994–1995 viditelně zvětšil. Populace mořského ptactva se od r. 2002 na ostrově zečtyřnásobila. Vzác-né a ohrožené zůstaly pouze dva endemic-ké poddruhy fregatek (Fregata ariel trinitatis a F. minor nicolli). Zdá se, že na ostrově Trin-dade má nyní příroda perspektivu lepší bu-doucnosti. Námořnictvo tam právě postavilo výzkumnou stanici pro osm lidí a podepsa-lo dohodu o nové výsadbě lesa (z původních druhů dřevin) s Národním muzeem Federál-ní univerzity v Rio de Janeiru a s nevládní organizací SOS Mata Atlântica. Na ostrově bude založena lesní školka, jež vyprodukuje tisíce stromových sazenic, které vojáci vysadí po celém ostrově za dohledu týmu z Národ-ního muzea v Rio de Janeiru. Ö

Příroda ostrova TrindadeRuy José Válka alVesNÍlBeR GoNÇalVes Da sIlVa

Prof. Ruy José Válka Alves, CSc., (*1965), rodák ze Znojma, vystudoval biologii na Fakultě Pedro II v Rio de Janeiru. Byl 8 let zástupcem ředitele Národního muzea při Federální univerzitě v Rio de Janeiru, kde přednáší taxonomii kvetoucích rostlin a neotropickou fytogeografii. Je rovněž kurátorem herbáře. Spolupracuje s botaniky ČR a vede projekt na regeneraci vegetace ostrova Trindade ve spolupráci s brazilským válečným námořnictvem.

Nílber Gonçalves da Silva je aspirantem prvního autora.

povstává z popela

ekologie

Snímky © Ruy Alves

http://www.vesmir.cz


http://www.vesmir.cz | Vesmír 92, listopad 2013 591

Koncem září uběhlo bez zájmu médií 500 let od objevení Tichého oceánu. Pro osvěžení paměti: Vasco Nuñez de Balboa byl sice náležitě hamižný a všehoschopný, leč i značně nepracovitý. Když zkrachoval v rodném Špa-nělsku a potom i na ostrově Hispaniola (vstupní to bráně k americké pev-nině), dostal se úskokem na americkou pevninu do blízkosti Panamské ší-je. Tam založenou kolonii brzy ovládl a oficiálního velitele z ní vypudil. Ve snaze ospravedlnit se podřídil všechno své konání honbě za zlatem, jímž by španělský dvůr ukonejšil. Od jednoho z místních náčelníků se dozví-dá: „Tam na druhé straně, za těmi vysokými horami, leží obrovský oceán a všechny řeky, které vplývají do tohoto moře, jsou zlatonosné… Králové jedí a pijí ze zlatého náčiní.“1

Balboa posílá dva nejspolehlivější lidi ke dvoru podat zprávu a požádat o tisíc mužů. Pozdě. Jiný posel hlásí, že nejbližší lodí dorazí úředník, aby ho soudil pro vzpouru. Zbývá jediné – poradit si sám. A rychle.

Se 190 dobrovolníky odplouvá 1. září 1513 podél pobřeží na vhodné mís-to a odtamtud 6. září vyráží na pochod. V příšerných podmínkách tropic-kého pralesa už po prvním týdnu není většina jeho lidí schopna kroku.

Cestou masakruje, na co přijde. Svoje největší vítězství oslaví tak, že pře-živší poražené nechá spoutat a pro obveselení svých mužů rozsápat psy (celkem v této půtce zahynulo asi 600 indiánských mužů).

29. září 1513, po necelých 120 kilometrech pochodu, stojí na břehu rozsáhlé vodní plochy. Nazývá ji Mar del Sur (Jižní moře). Myšlenka na cestu kolem světa přestala být utopií.2

Postava Vaska Balboy, velkého zločince a velkého objevitele, evokuje otázku: Co asi tak může být prvotním popudem k poznávání ne-známého, k objevování, potažmo k výzkumu? Úplnou a přesnou odpověď, pokud vůbec existuje, samozřejmě nemůže znát nikdo, ale to neznamená, že nad ní nelze zauvažovat a pokusit se o jakés poznání lidské duše i v tom-to směru.3

V pozadí Balboova objevu Pacifiku stály dva stěžejní cíle veškerého lid-ského snažení: bydlo a status. Dobré bydlo je od věků úhelným kamenem lidské existence (v Maslowově pyramidě potřeb je součástí základny). Přes bohatství se Balboa chtěl probít k co nejvyššímu sociálnímu statusu, vyjá-dřenému mocí potentáta a slávou objevitele.

V mezidobí mezi Balboovým tehdejškem a současností se výzkumem, po-mineme-li zeměpisné výpravy s dobyvačnými cíli, dlouho dalo uživit jen na univerzitách současně s vyučováním (příkladem za všechny zde budiž J. E. Purkyně), druhou možností pak bylo financovat si vědu ze svého (tady mě napadá objevitel vodíku a první stanovitel gravitační konstanty Henry Ca-vendish, před 250 lety jeden z nejbohatších lidí v Británii). Purkyně i Ca-vendish tedy své bydlo i status měli, a tak v jejich motivech pravděpodob-ně převládla zvídavost (touha přicházet věcem na kloub, jakýsi vyšší stupeň zvědavosti coby prosté touhy vidět, registrovat). Zvídavost ale nejspíš není hybatelem prvotním, nýbrž důsledkem evolučně vyvinuté touhy po bezpečí (v Maslowově pyramidě druhá nejdůležitější potřeba hned po bydlu). Vskut-ku, lépe poznaný svět je bezpečnější, pohodlnější, takříkajíc útulnější… Do-konce lze říci, že poznání je i cestou ke svobodě (a to je od určité úrovně existence opravdu silná potřeba). Touha po poznání je tedy vrozená danost, v podstatě zduchovnělé bažení po bydle, statusu, bezpečí, svobodě.

Nicméně v populaci tu a tam existují i atypičtí jedinci. Kupříkladu s hy-pertrofovaným étosem, kteří všechny strázně bádání podstupují z čirého idealismu, ano, i za cenu svého bydla, postavení, bezpečí… Jiní jsou zase náturou dobrodruzi, ne však tolik, aby rovnou riskovali krk; takové zřejmě na vědě láká hranice s neznámem, s tajemnem. Nádherně to vystihl Ein-stein: „Nejkrásnější, co můžeme prožívat, je tajemno. Právě tento základní pocit stojí u kolébky veškerého pravého umění a vědy. Komu je tato emoce cizí, kdo se už nedokáže divit a stát v uchváceném úžasu, je jakoby mrtvý, jako vyhaslá svíce.“

Zmiňovaní excentrici (z pohledu Gaussovy křivky) jako by už stáli za hranou evoluce, jejich činnost bývá z hlediska darwinovského soutěžení kontraproduktivní, jejich nutkání zkoumat jako by mělo nikoli přírodní, ale rovnou kulturní kořeny. Jenže marná sláva; jakkoli tito „políbení“ čas-to zasluhují obdiv, větší spoleh je na ty „obyčejné“ zpytce, které do terénů, studoven a laboratoří pudí přirozená živočišná touha po lepším bydle ne-bo vyšším statusu. Ti ale nepůjdou bádat za hubičku, takže zbývá „malič-kost“: dát jim patřičné podmínky. A konečně to vůbec nejdůležitější: naby-tým věděním se doopravdy řídit! Pokud bychom se někdy přece jen dostali až takhle daleko, pak bychom tu úporně přežívající balboovskou maximu

„objevit, podrobit, vyplenit“ mohli konečně poslat k čertu. Ö

Zvídavost FRaNtIšek HouDek

1) Stefan Zweig: Hvězdné hodiny lidstva.

2) Další Balboův osud je příznačný: po několika peripetiích je na příkaz nového guvernéra zajat a počátkem roku 1517, dvaačtyřicetiletý, veřejně sťat. Tělo předhozeno supům.

3) Otázka mi přijde zajímavá tím spíš, že lidé se svým chronickým sklonem k sebeklamu takřka veškeré své popudy lakují na růžovo.

– jev přírodní, nebo kulturní?

úvodník

Na obálce: Jedna z cívek 18 magnetů, které vytvářejí toroidální magnetické pole zařízení ITER (k článku Slavomíra Entlera na s. 622). Magnetické pole musí udržet částice plazmatu uvnitř komory. Vedle vakuové nádoby samotné tvoří cívky největší komponentu zařízení ITER (dohromady váží cívky přes 6500 tun). Vlevo je pohled na tzv. první stěnu, jednu z velmi kritických komponent tokamaku (není v měřítku vůči cívce), viz též obr. 7 na s. 624. První stěna stíní nádobu a supravodivé magnety před teplem a neutrony z reakcí v plazmatu.




Příroda ostrova Trindade povstává z popela • Ruy José Válka Alves, Nílber Gonçalves da Silva . . . . . . 590Zvídavost – jev přírodní nebo kulturní? • František Houdek . . . 591Nové druhy a střevní problémy • Petr Zouhar . . . . . . . . . . . . . . . 600K čemu možná také slouží stromuly plastidů • Jaromír Kutík . . 601Ploučnice zdánlivě idylická • Tomáš Matys Grygar . . . . . . . . . . . 602O původu válek • Pavel Duda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603Jak vyrobit regulační T-lymfocyty • Václav Hořejší . . . . . . . . . . . 604Změny klimatu v Česku • Jan Pretel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605Myrciaria dubia, amazonský bojovník s oxidačními procesy • Lukáš Huml, Jan Tauchen . . . . . . . . . . . . . 610Doba LEDová • Jan Valenta, Ivan Pelant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612Výzkum technologie jaderné fúze • Slavomír Entler . . . . . . . . . . 622Pomůže stlačený oxid uhličitý v boji proti škodlivému hmyzu? • Marie Sajfrtová, Helena Sovová . . . . . . . . . 627Terénní řízené experimenty • Mirka Šprtová, Michal V. Marek . . 628Všechno je jinak • Petr Pokorný . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632Po stopách skrytých refugií • Vojen Ložek . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635Hormonální zombie • Jaroslav Petr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636Co je to gen? • Vladimír Vondrejs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638Laudatio • Ivan Horáček . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642Origamová geometrie 3 • Jiří Fiala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645„Vlast líbezná“: rozporný půvab národní mytologie Karla Plicky • Lada Hubatová-Vacková . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

RECENZEPeter Høeg: Cit slečny Smilly pro sníh • Jitka Klimešová . . . . . . 648Ian Kershaw: Konec. Německo 1944–45 • Václav Cílek . . . . . . . 649

11/2013 V PoZNáNí jE síla

IssN 0042-4544 12 čísel ročně evidenční č. MK ČR E 896

Vydává Vesmír, s. r. o., Na Florenci 3, 110 00 Praha 1 Tel.: 222 828 393, 394, 395, Fax: 222 828 396 E-mail: [email protected], WWW: http://www.vesmir.cz

Nakladatelství zastupují jednatelé: Ivan Boháček, Stanislav Vaněk

Šéfredaktor: doc. Ing. Ivan M. Havel, Ph.D.

Redakce: Mgr. Ivan Boháček, vedoucí redakce ([email protected])Zora Göthová ([email protected])Mgr. Pavel Hošek ([email protected])Marta Imrová Ciranová ([email protected])Eva Lorencová ([email protected])RNDr. Stanislav Vaněk ([email protected], 723 691 462)

Grafická úprava: Pavel Hošek

Redakční rada: prof. MUDr. M. Anděl (medicína)prof. Dr. & RNDr. I. T. Budil (antropologie)RNDr. V. Cílek (geologie)doc. RNDr. J. Černý (biologie)prof. MUDr. F. Čiampor (virologie)doc. RNDr. V. Ferák (molekulární biologie)prof. RNDr. J. Flegr (biologie)Dr. & RNDr. D. Frynta (biologie)RNDr. E. Ginter (výživa)doc. Ing. I. M. Havel, Ph.D. (kognitivní věda)prof. RNDr. Z. Herman (chemie, fyzikální chemie)prof. MUDr. C. Höschl (medicína)Ing. F. Houdek (vědní publicistika, chemie)prof. Ing. P. Jirounek (neurofyziologie)Mgr. J. Kolář, Ph.D. (botanika)prof. RNDr. S. Komárek (filozofie vědy)prof. RNDr. R. Kotecký (fyzika, matematika)prof. RNDr. P. Kulhánek (fyzika)doc. RNDr. J. Langer (fyzika)prof. RNDr. O. Lapčík (biochemie)doc. M. Lipoldová (molekulární biologie)RNDr. V. Ložek (paleontologie, geologie)PhDr. V. Maxová (publicistika)prof. RNDr. L. Miklós (ekologie)prof. RNDr. J. Palouš (astronomie)prof. Ing. J. Petr (biologie)Mgr. P. Pokorný, Ph.D. (paleontologie)Mgr. C. Říha, Ph.D. (architektura, urbanismus)RNDr. J. Sádlo (botanika)prof. MUDr. V. Schreiber (medicína)doc. RNDr. P. Slavíček, Ph.D. (chemie)doc. Dr. D. Storch (ekologie)prof. MUDr. J. Syka (lékařské vědy)RNDr. P. Šíma (imunologie)prof. Dr. Ing. O. Šráček (geochemie, geologie)MUDr. J. Trnka (medicína)Mgr. M. Vácha (etika)doc. Ing. Z. Vašků (zemědělství)prof. RNDr. B. Velický (fyzika)prof. Ing. Š. Vilček (molekulární biologie)prof. RNDr. F. Vyskočil (fyziologie)RNDr. V. Wagner (fyzika)prof. RNDr. J. Zrzavý (biologie)

Inzerce: Miluše Kukačková, mobil: 604 952 140,e-mail: [email protected], tel./fax: 475 211 639

Předplatné: SEND Předplatné, P. O. Box 141, 140 21 Praha 4, tel.: 225 985 225, 777 333 370, 605 202 115,e-mail: [email protected], www.send.czpředplatné na rok / půl roku 970 Kč / 499 Kčcena čísla ve volném prodeji 94 Kč cena jednoho čísla pro předplatitele 88 Kč

administrativa:Zora Göthová ([email protected]), tel.: 222 828 394

Volný prodej: Rozšiřují společnosti PNS, a. s.

Ve slovenské republice rozšiřují (stánky prodej 5,10 €)Pro předplatitele 4,90 €: Mediaprint Kapa – OIFP, oddelenie inej formy predaja, Vajnorská 137, P. O. BOX 183, 830 00 Bratislava 3, tel.: 00421 (2) 4445 8821, (2) 4445 8816, zelená linka 0800188 826, e-mail: [email protected] předplatitele 3,82 €: Magnet Press Slovakia, s. r. o., Šustekova 8, 851 04 Bratislava, tel.: 00421 (2) 67 201 931–33, fax: 67 201 910 a 20, 67 201 930, e-mail: [email protected]

sazba: Vesmír, s. r. o. (na skenech se podílí Thalia picta, s. r. o., Orebitská 7, 130 00 Praha 3, tel./fax: 272 732 444)

Předtisková příprava a tisk:Serifa, s. r. o., Jinonická 80, 158 00 Praha 5, tel. 257 290 405

Redakční uzávěrka: 4. 10. 2013, vychází 31. 10. 2013

Nevyžádané rukopisy nevracíme.Vesmír vychází s podporou NČLF.

© Vesmír, s. r. o.Žádná část tohoto časopisu nesmí být kopírována a rozmno-žována za účelem dalšího rozšiřování v jakékoli formě či ja kýmkoli způsobem bez písemného souhlasu vlastníka autor ských práv. Vydavatel nenese odpovědnost za údaje a názory autorů jed-notlivých článků ani inzerce, včetně inzerce vkládané.

VEsMaD 92 (11) 589–652 (2013) 64 stran

PRVNí Číslo VyŠlo 3. KVěTNa 1871

pravidelné rubrikyÚvodník 591Fórum čtenářů 593Aktuality 595Výběr z biologie 599Nad knihou 648Výtvarná příloha 650

Z příštích číselPlovoucí ostrovy • Masky Inuitů a Alutiiqů • Zemětřesení a zvířa-ta • Pražský kodex • Bonita půdy •

Palmy a dřeviny Amazonie(příští číslo vyjde 5. 12. 2013)

ČasoPIs aKaDEMICKé obCE

obsah

Pře

vzat

o z

ww

w.it

er.o

rg.



mailto:[email protected]








http://www.iter.org


Academia 626Analogon 600ARCDATA PRAHA, s. r. o. 630Eppendorf Czech

& Slovakia, s. r. o. 631Student Agency 609Centrum výzkumu Řež 626Ústav chemických procesů

AV ČR, v. v. i. 627

PřEDPlaTNéVEsMíRu

ZAJIŠťUJE

sEND Předplatné P. O. Box 141, 140 21 Praha 4

Telefon: 225 985 225, 777 333 370, 605 202 115,

všední den 8–18 hodin, e-mail: [email protected],

www.send.cz,SMS: 777 333 370,

605 202 115

předplatné:roční 970 Kčpůlroční 499 Kčdvouleté 1750 Kčroční pro držitele karty ISIC, ITIC nebo ALIVE 776 Kč

Ceny jsou platné od 1. 10. 2013

Upozornění: Informace o předplatném

ve Slovenské republice je uvedena v tiráži.

Vydavatel nenese odpovědnost za obsah inzerce či komerční

prezentace.

Inzerce & komerční prezentace

Fórum čtenářůforum [lat.], náměstí v městech řím. říše… přeneseně veřejné místo, kde lze o něčem jednat, hlásat své názory,… (Ilustrovaný encyklopedický slovník)

Není-li předem dohodnuto jinak, kterýkoli dopis došlý do redakce může být publiko-ván buď celý, anebo ve zkrácené podobě v časopise i na webu. Redakce si vyhrazuje právo běžného redigování. Dopisy reagu-jící na příspěvky externích autorů redakce zasílá dotyčným autorům k vyjádření. Pokud na ně v rozumném termínu ne-dostaneme odpověď, publikujeme je bez odpovědi autora příspěvku. Redakce

Knihy došlé do redakce

l Petr Vopěnka: Hádání v hospodě, (Jak se v hospodě U Jirásků na Králov-ských Vinohradech hádal jeden samo-rostlý myslitel s jedním vědcem. A jak se do jejich hádky později vmísili i ji-ní lidé.), 246 stran, Práh, Praha 2013, ISBN 978-80-7252-428-0; www.prah.czl Martin Vopěnka: Nebarevné vzpo-mínky (O rodině a dětství, ale hlavně o 60. letech), 104 stran, Práh, Praha 2013, ISBN 978-80-7252-441-9; www.prah.czl Jan Bažant: Lannova vila v Praze, 64 stran, vydalo SSČ AV ČR jako pří-lohu Akademického bulletinu 2013/9, Praha 2013, ISSN 1210-9525

l Ian Kershaw: Konec – Německo 1944–45, 616 stran, nakladatelství Jota, Brno 2013, ISBN: 978-80-7462-334-2l John D. Barrow: Vesmír plný umění, rozšířené vydání s předmluvou Jiřího Grygara, 370 stran + 16 stran barevné přílohy, nakladatelství Jota, Brno 2013, ISBN: 978-80-7462-333-2; www.jota.czl Irving Stone: Původ – Román o živo-tě Charlese Darwina, 878 stran, nakla-datelství Jota, Brno 2012, ISBN: 978-80-7462-245-8l Nassim Nicholas Taleb: Zrádná na-hodilost (O skryté roli náhody na trzích a v životě), 276 stran, Paseka, Praha – Litomyšl 2013, ISBN 978-80-7432-292-1

Omyly profesora Jana Svobody

Je mi líto, že se musím kriticky ohra-dit vůči příspěvku prof. Jana Svobo-dy (Vesmír 92, 529, 2013/10). Profeso-ra Svobody, emeritního pracovníka našeho Ústavu molekulární genetiky AV ČR, si velmi vážím za jeho někdej-ší významné objevy. Nemohu však souhlasit s některými jeho soudy:

1) Nesdílím názor, že publikovat v „impaktovaných“ časopisech je co-si špatného. Nedávno se skutečně ob-jevily články odsuzujících absolutiza-ci hodnocení významu vědecké práce na základě toho, v jak prestižním ča-sopise (hodnoceno podle impaktové-ho faktoru – IF) byla publikována. Je ovšem pošetilé tvrdit, že IF je bez-významný, že nezáleží na tom, jest-li publikujeme v prestižním meziná-rodním časopise s tvrdým recenzním řízením, nebo v obskurním lokálním časopise. Trvám na tom, že (alespoň v biomedicínských oborech) nepo-chybně existuje korelace mezi IF ča-sopisu a vědeckým významem v něm publikovaných prací. Mimochodem – prominentní signatáři výzev odsu-zujících zneužívání IF publikují prá-vě v časopisech s vysokým IF…

2) Prof. Svoboda říká, že „...hon za impaktem vedl k tomu, že výzkum se

koncentroval na rychlý úspěch, které-ho lze dosáhnout jen tak, že se vědecké skupiny vrhnou na slibná témata, u kte-rých lze očekávat peníze a publicitu. Stranou zůstanou zásadní otázky, kte-ré vyžadují trpělivé a dlouhodobé sou-středění.“ Tvrdím, že právě v těch ča-sopisech s nejvyšším IF se publikují téměř výhradně pracovně a časově náročné práce soustřeďující se na závažná témata. Těžko si lze před-stavit, že by někdo dokázal v rámci „honu za impaktem“ rychle vyplo-dil něco vědecky málo důležitého, a přitom publikovatelného řekněme v Nature. Jistě, že v dobách, kdy pu-blikoval (většinou v časopise Folia Biologica) své objevné práce prof. Svoboda (před 40–50 lety), byla si-tuace úplně jiná než dnes – tehdy se i s poměrně omezenými prostředky dělaly zásadní objevy, protože neby-lo známo téměř nic. Dnes nezbývá, než se soustřeďovat (s vynaložením mnohem většího úsilí) na zdánlivě méně závažné detaily.

3) Prof. Svoboda dále říká, že je potřeba „využívat u nás dobře defino-vané a prozkoušené modely k nastolová-ní otázek a odpovědí k nim, které byly za-nedbány, často nezodpovědně, hlavním proudem výzkumu.“ Nemyslím si, že by cokoli bránilo takovému využívá-ní např. unikátních zvířecích modelů a nastolování originálních otázek; po-dle mé zkušenosti u grantových pro-jektů recenzenti vysoce oceňují právě originálnost myšlenek i modelů.

4) Ve Svobodově příspěvku dá-le čteme, že „Naše monopolní granto-vá agentura (GA ČR), která funguje na základě druhořadých a spíše třetiřadých tzv. mezinárodních posudků, nemá ani kompetenci, ani výběr odborníků, kteří by mohli tvořit něco jako „study group“ pokrývající do hloubky problematiku oborů, které pod ni spadají.“. To je te-dy opravdu „silná káva“. Já jsem slou-žil několik let v jednom z odborných panelů GA ČR (obdoba těch zmiňo-

Ze zářijových předplatitelů byli vylosováni tito čtenáři. Získávají knihu

z nakladatelství Academia.

Ing. ZdENěk Hodboď, konice

kATEřINA JANoToVá, Náměšť nad oslavou

Paeddr. JANA bAuERoVá, Hradec králové

JIří EHRENbERgER, Praha 9

Ing. JIří bERáNEk, Praha 8

Phdr. VlAdISlAV dudák Praha 4

IVANA kARloVá, Praha 9




ko pyridoxin, léčiv, popřípadě v kri-minalistice několika vražedných jedů.

Jiná „protilátková“ možnost existu-je teoreticky pro receptory bolesti, což jsou složité membránové bílkoviny, na které působí kapsaicin a další bolesti-vé podněty (teplo nebo kyselé prostře-dí zánětu). Je možné, i když poměrně drahé, biochemicky izolovat či umě-le syntetizovat určité specifické úse-ky bílkovinných receptorů s nějakým imunologicky dráždivým pořadím aminokyselin. Tyto úseky by po apli-kaci do krevního oběhu mohly pod-nítit lymfocyty k vytváření protilátek. A protilátky by mohly – opět zatím jen teoreticky – napomáhat znecitlivě-ní nebo dokonce likvidaci bolestivých receptorů, popřípadě snižovat pocity pálení a jiné bolestivé vjemy. Ale i to je obtížná cesta, protože k vlastním bílkovinám, v tomto případě TRPV1 receptorovým podjednotkám je náš imunitní systém tolerantní.

Pokud vím, nebyla pro bolestivé re-ceptory popsána žádná porucha po-

dobná lidské těžké a obtížně léčitel-né nervosvalové slabosti (myasthenii gravis), kdy se u většiny případů omylem v brzlíku naučí T-lymfocy-ty rozpoznávat běžný acetylcholi-nový receptor na nervosvalové sy-napsi jako cizí bílkovinu. Vznikají protilátky, které kolují tělem a vá-ží se na receptory. Takto označe-né receptory jsou vtaženy do svalo-vé buňky (internalizace) a zničeny v lysozomech nebo proteazomech (proteolýza). Úbytek receptorů se nestačí nahrazovat novými, a to ve-de k zmenšení depolarizující elek-trické odpovědi na neuropřenašeč acetylcholin. Selhává nervosvalový přenos a snižuje se počet svalových buněk, které se mají stáhnout. Paci-enti zpočátku často nemohou udr-žet otevřená víčka (ptóza) a tato unavitelnost se postupně rozšiřuje na další svalové skupiny. Nakonec se mohou přidat i dýchací potíže, protože jsou postiženy i jinak vel-mi bezpečně fungující dýchací sva-ly. Nic podobného není zatím zná-mo pro receptory bolesti a nevíme, jaké negativní účinky by to vlast-ně mohlo mít, protože bolest je ve fyziologicky snesitelné míře velmi užitečným varováním. (Výzkum kapsaicinu je součástí grantů IAA500110905, AV0Z 0110509)

Prof. RNdr. František Vyskočil

Je možné vyrobit protilátku na kapsaicin?anonymní dotaz na serveru přírodovědci.cz

Kapsaicin (Vesmír 92, 570, 2013/10) je poměrně nízkomolekulární látka (molekulová hmotnost 305) a běž-ně není rozpoznána jako nebezpečí, zlikvidovatelné imunitním systé-mem. Proto nelze přímo „imunizo-vat“ organismus proti jeho působe-ní. Je pravda, že existují mnohé bio-logicky účinné nízkomolekulární látky, které sice samy tvorbu pro-tilátek neaktivují, ale jsou-li pev-ně (kovalentní chemickou vazbou) navázány na nějaký zpravidla vy-sokomolekulární nosič – bílko-vinu, a aplikovány do krevního oběhu, mohou vyvolat tvorbu pro-tilátek. Říká se jim hapteny. Takto vzniklé protilátky se pak na hap-ten mohou navázat a označit pro odstranění i v případě, že je volný. Protilátky proti haptenům umož-ňují klinickým nebo soudním bio-chemikům stanovit v organismu řa-du nízkomolekulárních látek, např. hormonů štítné žlázy, vitaminů ja-

Kapsaicinodpověď na každou otázku

vaných „study groups“), a také již řadu let sloužím v obdobném „bru-selském“ panelu ERC, který uděluje nejprestižnější evropské granty. Mu-sím říci, že praxe posuzování českých projektů v GA ČR je velmi podobná té bruselské, že projekty posuzují od-borníci jak zahraniční, tak čeští (čle-nové panelů). Skutečně nechápu, na základě čeho zpochybňuje prof. Svo-boda kompetenci zahraničních po-suzovatelů? Pokud my, členové těch-to panelů jsme nekompetentní, kdo u nás tedy kompetentní je?

5) Prof. Svoboda také navrhuje „...přidělit část peněz těm, kteří prokázali,

že vědě opravdu přispěli a mají předsta-vu co dělat, další část těm, kteří do vě-dy vstupují a mají dostatečné znalosti a reálné a originální plány, a část peněz ústavům, které by je využily na zákla-dě vlastních kritérií.“ Ale přesně tak to přece dnes je (alespoň v ústavech AV)! Problém spíše je, že GA ČR má zoufale málo peněz.

6) J. Svoboda si myslí, že dnešní vě-da představuje „obrovské kupení faktů i příspěvků nedoprovázené řádnou od-povědí na alespoň jednu otázku“. Ale přece každá slušná vědecká publika-ce v úvodu definuje, co je otázka, k je-jímuž řešení by následující práce mě-

la přispět! Jistě, ty otázky se většinou týkají nějakého víceméně detailu. Ale jinak to dnes ani nejde. Velké, dobře viditelné základní kameny stavby vě-dy byly už položeny předchozími ge-neracemi a dnes trpělivě, namáhavě a pokorně přidáváme kameny a ka-ménky menší, ale přesto nezbytné. Já rozhodně vnímám to, co se dnes ve vědě děje, jako něco úžasného, obdi-vuhodného. Pokrok, ke kterému rok od roku dochází, bere dech. Samo-zřejmě, že množství informací, které se na nás valí i v našem úzkém oboru, je hrozivé. Ale rozhodně se nedá říci, že je to jen nějaká hlušina.

7) Ironizování projektu BIOCEV (jehož garantem je náš ústav) mi při-padá, slušně řečeno, nemoudré. Pro nezasvěcené čtenáře je asi trochu ne-srozumitelná závěrečná poznámka o Drážďanech. V onom městě totiž sídlí vynikající Max-Planck-Institut molekulární buněčné biologie a ge-netiky (MPI-CBG), se kterým má náš ústav úzké kontakty a často ho uvádíme jako svůj kvalitativní vzor. Pohrdlivá Svobodova poznámka na jeho adresu mi připadá také velmi nemoudrá, ne-li arogantní.

Václav Hořejší

Prof. RNdr. MARTIN bRANIš, CSc. (6. 1. 1952–27. 9. 2013)Pro Vesmír napsal např. Nový pohled na příbuznost primátů a hmyzožravců (65, 534, 1986/9), Vliv hluku na lidský organismus (69, 28, 1990/1), budoucnost – biologická poušť (72, 514, 1993/9), k (skrytým) problémům trvale udržitelného rozvoje 74, 391, 1995/7), Teoretické a praktické aspekty ekologie krajiny (80, 289, 2001/5, recenze), Příroda v Národním parku šumava (83, 259, 2004/5, Ad 83, 86, 2004/2), Vítejte v antropocénu! (84, 474, 2005/8), londýnský smog v českých vesnicích (90, 13, 2011/1), bude nás čím dál víc? (92, 112, 2013/2).

děkujeme




rodě, mohlo by to vést k novým způ-sobům boje proti této nemoci, kterou ročně onemocní přes 200 milionů lidí. Pochopení mechanismů, které použí-vá parazit ke změně komářího chová-ní, by mohlo pomoci v boji s šířením nákazy. Také by mohlo vést k dal-ším způsobům ochrany, jako jsou no-vé typy pastí na hmyz. (PLoS ONE 8, e63602, 2013. doi:10.1371/journal.po-ne.0063602) Jiří Patočka, ZSF Ju

nová nová syntéza na obzoru?V polovině minulého století zname-nala neodarwinistická syntéza myš-lenkový mezník v našem chápání evoluce, když propojila mendelov-skou genetiku s teorií přírodního vý-běru. Od těch dob se ale naše pozná-ní o fungování genů a jejich vlivu na fenotyp značně rozšířilo přes všechny ty neutrální mutace, sobecké geny až po evo-devo. A tak se začínají v sou-časné době množit návrhy na nutnost původní syntézu rozšířit. Jeden z nich pochází i z laboratoře Elizabeth Du-montové z Massachusettské univerzi-ty. Ta si klade za cíl jednotným rám-cem spojit obory, jako je funkční morfologie, evoluční ekologie a právě evo-devo, a přimět tak ke spolupráci molekulární genetiky, vývojové bio-logy, funkční morfology a evoluční ekology. Tím by mělo dojít k rozřeše-ní genetické podstaty adaptivních ra-diací a k pochopení provázanosti od genů až po konečné vy užívání zdrojů příslušnými organismy. Na rozdíl od předchozích návrhů se tak chtějí pře-sunout od úzkého zaměření na blízce příbuzné druhy na skutečně makro-evoluční úroveň.

K tomu zavádějí pojem funkční komplexity a tři z něj vycházející předpoklady. Funkční komplexita je definována jako počet pohyblivých (samostatných) komponent (či vlast-ně stupňů volnosti) v rámci jednoho morfologického znaku. Čím je vět-ší, tím je vztah mezi tvarem a funkcí

0,8

0,6

0,4

0,2

0bez pachu lidský pach

průměrný poměr přistání během 3 minut

neinfikovaní(97 samiček)

infikovaní Plasmodiumfalciparum(79 samiček)

vymřeli prasloni rodu Palaeoloxodon až před 3000 lety?Kdybychom se vrátili do evropské-ho a asijského středního a pozdního pleistocénu, mohli bychom narazit na dva základní typy chobotnatců: chladnomilnější huňaté mamuty, spá-sající tzv. mamutí step, a praslony ro-du Palaeoloxodon, preferující spíše tep lejší oblasti s lesními biotopy. Je-jich vymírání bylo podle všeho vý-razně ovlivněno klimatickými změna-mi s jejich následným dopadem (např. rozdrobení a hlavně zvlhčení mamu-tí stepi), k čemuž se přidal ještě vliv člověka. Kombinace pomalejší repro-dukce takových zvířat, zvyšující se technologická a logistická výbava lidí a čím dál narušenější metapopulační struktura přeživších chobotnatců vy-konaly své. Doposud se myslelo, že „paleoloxodonti“ vymřeli před něja-kými 10 000 lety v Číně (ve zbytku Eurasie mnohem dříve), ovšem ny-ní se uvažuje, že mohly v severní Čí-ně přežívat ještě před 3000 lety. Tato možnost stojí na datacích několika ho-locenních sloních zubů, jejich morfo-logii a také bronzových nádobách se vzorem slonů. Tito sloni mají dva prs-tíky na chobotu, což je typické pro af-rické slony, nikoliv jeden prstík, cha-rakteristický pro slona indického. My sice nevíme, jak to s „prstíky“ měli pa-leoloxodonti, ale autoři studie před-pokládají, že s ohledem k bližší pří-buznosti k africkým slonům také dva. Je jisté, že pro další zpřesnění budou klíčové (radiouhlíkové) datace taxo-nomicky správně určeného materiálu. (Quaternary International 281, 84–88, 2012) Jan Robovský, PřF Ju

Fotovoltaické panely nové generace se silikonovým gelemV současné době jsou v České repub-lice instalovány fotovoltaické pane-ly s celkovým nominálním výkonem cca 2000 MWp. V drtivé většině jde o fotovoltaické panely s články na bázi krystalického křemíku zalitými do etylvinylacetátové fólie. Ta začíná degradovat při teplotách nad 60 °C, rozkládá se na korozivní složky a hnědne. Snižuje se tak transparen-ce, a tím i účinnost fotovoltaické pře-měny energie. V podmínkách České republiky jsou fotovoltaické elektrár-ny obyčejně konstruované s pevně fixovanými fotovoltaickými panely skloněnými k jihu bez koncentrace záření. I když takto používané pa-

nely v naší zeměpisné šířce kritické teploty nedosahují, stejně postupně degradují a životnost kvalitních fo-tovoltaických panelů limituje větši-nou etylvinylacetátová fólie, a niko-liv samotné články. Tato životnost se pohybuje kolem 25 let. Navíc použi-tí zrcadlových koncentrátorů záření není vhodné, mohlo by teploty foto-voltaických panelů zvýšit až nad kri-tickou teplotu a degradaci urychlit.

Možnou alternativou k etylvinyl-acetátu je silikonový gel, protože ten je stabilní i při vyšších teplotách až do 250 °C a jeho postupná degradace je mnohem pomalejší. Tyto fotovoltaic-ké panely by mohly mít životnost až 50 let a jsou vhodné i pro instalace v tropických oblastech a pro instala-ce se zrcadlovými koncentrátory zá-ření. Určitou nevýhodou je jen jejich vyšší hmotnost, neboť fotovoltaické články a gel jsou mezi dvěma skly. Stávající fotovoltaické panely s etyl-vinylacetátovou fólií na zadní stra-ně sklo nemají. (Solar Energy 86, 10, 3103–3108, 2012/10)

Vladislav Poulek, TRAXlE SolAR, s. r. o., Martin libra, ČZu

Malárie dodává komárům „superčich“Výzkumy posledních let prokázaly, že paraziti často mění chování nebo vzhled svých hostitelů, aby maxima-lizovali pravděpodobnost vstupu do přechodného nebo konečného hos-titele, a mohli tak dokončit svůj ži-votní cyklus (Vesmír 90, 196, 2011/4). Dalším nedávným důkazem takové změny chování je objev, že komáři rodu Anopheles, infikovaní parazitem Plasmodium falciparum, původcem tropické malárie, reagují citlivěji na lidské pachy. Samičky, které jsou pře-našeči plasmodií na člověka, jsou při-tahovány chemickými látkami v lid-ském pachu, které jim pomáhají najít zdroj krve, potřebný k vývoji vajíček.

James Logan se spolupracovníky z London School of Hygiene použi-li jako zdroj lidského pachu silonové ponožky, které nějakou dobu nosily pokusné osoby a které obsahovaly těkavé látky lidského potu. Po dobu 3 minut počítali množství komárů, které se na ponožky slétalo a boda-lo do nich. Infikovaní komáři nalé-távali na ponožky v průměru 15krát, zatímco neinfikovaní jedinci se po-kusili bodnout pouze asi pětkrát. Svými experimenty prokázali, že ko-máři infikovaní P. falciparum reago-vali na lidské pachy třikrát citlivěji.

Pokud budou výsledky laborator-ních studií potvrzeny i ve volné pří-

aktuality




složitější. Znamená to tedy, že zatím-co u savců můžeme např. díky jejich poměrně kompaktní lebce snadno určit, jak budou využívat své zdroje, u kostnatých ryb, kde jsou jednotli-vé části čelistního aparátu pohybli-vější, bude celá záležitost složitější.

Prvním předpokladem pro ten-to myšlenkový rámec je morfologic-ká disparita. Tu definují jako úroveň, kterou spolu interagují jednotlivé morfologické znaky, jež se podílejí na jedné funkci. Ty by měly pozitivně korelovat s funkční diverzitou. Zna-mená to, že čím je systém komplex-nější, tím je více možností na interak-ce mezi nimi.

Druhým předpokladem je, že funkční komplexita by měla být nega-tivně korelována s tendencí skupiny opakovaně vyvinout to samé uzpůso-bení. Jinými slovy čím více je omezují-cích podmínek na počátku, tím méně bude existovat dostupných řešení.

Posledním předpokladem je, že variabilita ve funkční a morfologic-ké komplexitě vymezuje genetickou architekturu adaptivní radiace. Při nízké komplexitě by regulační gene-tická struktura měla být jednoduchá a k utváření struktury by mělo do-jít během časnější fáze vývoje, než když by bylo vše naopak.

Podaří-li se tyto předpoklady po-tvrdit, mohl by se tento zastřešující rámec ujmout. A i pokud se je potvr-dit nepodaří, znamená to, že je zde tlak na sloučení jednotlivých oborů biologie, které povede k zodpově-zení otázek o způsobech fungování evoluce. Nová nová syntéza je téměř jistě na obzoru, ať už bude jakákoli. (Trends in Ecology & Evolution 28, 267–273, 2013/5)

František špoutil, PřF Ju

žába, co nemá uši, a přesto slyšíNa Seychelách žije pozoruhodná Gardinerova žába (Sooglossus gardine-

15

10

5

[mm]

Ma

nti

da

ctyl

us

ma

din

ika

Stu

mp

ffia

pyg

ma

ea

Ele

uth

erod

act

ylu

sor

ien

talis

Stu

mp

ffia

trid

act

yla

Ele

uth

erod

act

ylu

slim

ba

tus

Soo

glo

ssu

sg

ard

iner

i

Ele

uth

erod

act

ylu

sib

eria

Bra

chyc

eph

alu

sd

ida

ctyl

us

Pa

edop

hry

ne

am

au

ensi

s

ri), jedna z nejmenších žab na světě (viz obrázek). Nově vylíhlé žáby mě-ří pouze 3 mm a dospělí samci 8 mm (maximální délka je 11 mm). Gardi-nerova žába je pozoruhodná i jinak. Zejména pro svou schopnost slyšet i přes absenci dutiny středního ucha, která se již do její malé hlavy nevejde. Výzkumy ukázaly, že žába je schopna využít k zesílení zvuku své ústní du-tiny a předat jej do vnitřního ucha. Je to jediná známá žába, která slyší ústy. (PNAS, doi:10.1073/pnas.1302218110)

Jiří Patočka, ZSF Ju

zvědavý jako stejnonožecSvinky a stínky patří do podřádu suchozemští stejnonožci, který ob-sahuje zhruba 10 % druhů korýšů. Jsou to korýši plně adaptovaní na ži-vot na souši (včetně larválního vývo-je), i když vyžadují vlhké prostředí. Běžný člověk se s nimi setká kdeko-liv ve městě, na zahradě, v parcích, obvykle pod kameny, deskami, špal-ky atp. Pravidelně je lze spatřit v no-ci lézt po zdech a stromech. Jejich život není příliš hektický – většinu času setrvávají v úkrytech, kde ma-jí dostatečnou vzdušnou vlhkost. Potravu (obvykle rostlinný opad) hledají za soumraku, kdy je teplo-ta blízká rosnému bodu, a nehrozí jim proto příliš rychlé vyschnutí. Je-jich „posedlost“ hledáním kvalitní-ho úkrytu vede u řady druhů k agre-gačnímu chování – volí úkryt, kde již jsou schovaní jiní stejnonožci, protože „ten je jistě vhodnější“. Jsou vůbec taková zvířata zvědavá? A lze u nich zvědavost studovat? Na obě otázky přináší odpověď Patrick An-selme z belgické Université de Liège.

Studovat zvědavost přitom vů-bec není jednoduché. Pokud zvíře-ti nabídneme nové prostředí a zvíře jej začne prozkoumávat, nemusí to být hned důkazem zvědavosti. Dů-vodem může být pouhá snaha unik-nout ze starého, nevyhovujícího prostředí. Abychom odlišili tuto re-

akci, musíme znát nároky studova-ných druhů na jejich prostředí. Su-chozemští stejnonožci jsou přitom vhodnou modelovou skupinou. Ví-me, že preferují vlhčí místa před suchými, úkryty před otevřeným prostranstvím, přítomnost skupiny jiných příslušníků svého druhu (či alespoň vůni jejich exkrementů) před „stínkoprázdnými“ (a zápachu prostými) prostory.

Anselme proto připravil výběrové testy tak, aby odfiltroval možné ru-šivé vlivy. Použil k tomu experimen-tální arény, kde byly poloviny dna pokryté smirkovými papíry odlišné hrubosti a mezi nimi byla bariéra. První experiment ukázal, zda se stín-ky dokážou s prostředím seznámit. Pokles zájmu o prostředí, vyjádřený jako omezení pohybu v aréně, považujeme za typ učení – habituaci. Již po dvaceti minutách se stínka ha-bituovala na danou polovinu arény. V druhém experimentu Anselme po dvaceti minutách bariéru odstranil a stínku umístil doprostřed mezi oba

„šmirglpapíry“. Odtud se mohla vydat buď do známé poloviny, nebo do po-loviny s neznámým/novým terénem. Drtivá většina stínek (82 %) prefero-vala nové prostředí, a to dokonce teh-dy, když staré prostředí poskytovalo vhodnější podmínky (vyšší vlhkost papíru a/nebo nabídnutý úkryt). To-to chování však může být teoreticky způsobeno snahou prozkoumat pro-středí, kde nejsou cítit vaše stopy (po-kud je rozpoznáte) či snahou odejít z poloviny, kde vás někdo po dvaceti minutách chytá pinzetou. Proto An-selme připravil třetí experiment, kde po habituaci nabídl stejnonožcům výběr mezi polovinami arény se stej-ně hrubým podkladem. Za daných podmínek stejnonožci druhou polo-vinu neupřednostňovali a prozkou-mávali obě části se stejnou (nízkou) intenzitou.

Můžeme tedy shrnout (s mírnou nadsázkou), že zvědavost je stejno-nožcům vlastní a že se asi večer již těší, aby mohli z úkrytu vyběhnout a troš-




ku se proskočit po okolí. Otázkou však zůstává, zda je tato zvědavost univer-zálním projevem (i nižších) živočichů, či zda právě suchozemští stejnonožci, kteří kdysi vylezli z vody na souš, jsou zvědavci kromobyčejnými. (Be-havioural Processes 92, 52, 2013; doi: 10.1016/j.beproc.2012.10.007)

Ivan H. Tuf, PřF uP

Je velryba malá žijícím zástupcem čeledi Cetotheriidae?Velryba malá (Caperea marginata) patří mezi nejméně známé kytov-ce a dalo by se říct, že i mezi ty nej-zvláštnější. Je totiž velmi osobitá – nese třeba znaky plejtváků i pravých velryb (Balaenidae) a žije skrytým a relativně samotářským způsobem života, a to jen v jižních mořích. Pro všechny rozdíly bývá vymezována jako samostatná čeleď Neobalaeni-dae. Nedávné zhodnocení více jedin-ců různých věkových kohort ukáza-lo na velice zajímavou možnost, že by velryba malá mohla být žijícím zástupcem bohaté vymřelé skupiny Cetotheriidae. Tato čeleď je podlože-na celou řadou morfologických zna-ků, a začínala by tak konečně dávat smysl nepřítomnost fosilií velryby malé, neboť jsme s ní její fosilní pří-buzné prostě doposud nespojovali. (Proc. Roy. Soc. B, 280m 2645, 2012)

Jan Robovský, PřF Ju

emise oxidu uhličitého pomáhají ozelenit zemiOxid uhličitý (CO2) vytvořený lid-skou činností je spojován s posled-ním globálním oteplováním, které započalo na začátku 20. století. Lidé si zvykli pohlížet na tento plyn ja-ko na svého úhlavního nepřítele. Za-pomněli na to, co se učí už žáci na základní škole: že CO2 je molekulou nezbytnou pro biochemický proces zvaný fotosyntéza, která je pokládá-na z hlediska existence současného života za nejdůležitější proces na Ze-mi. Při fotosyntéze se vytváří orga-nické látky, které jsou nezbytné pro výživu heterotrofních organismů. Fotosyntetizující organismy tak kaž-doročně fixují kolem 17,4×1010 tun at-mosférického uhlíku.

Politickou reakcí na vědecké zprá-vy o globálním oteplování byla Rám-cová úmluva OSN o změně klimatu (UNFCCC) z roku 1992, kterou již ratifikovalo téměř 200 států a jejímž cílem je zabránit změnám klimatu

způsobeným člověkem. Protože není dosud jasné, do jaké míry jsou sou-časné změny klimatu způsobeny člo-věkem či zda vůbec, jsou přijímaná opatření často kontroverzní.

Australští vědci výzkumného ústa-vu CSIRO v Canbeře nyní publiko-vali výsledky výzkumu, které napo-vídají, že vedle negativního vlivu stoupající koncentrace CO2 na otep-lování atmosféry je nutné vzít ta-ké v úvahu to, že vyšší atmosférické koncentrace tohoto plynu mají po-zitivní účinek na vegetační kryt Ze-mě. Satelitní studie ukázaly, že mezi roky 1982 až 2010 se ve čtyřech sledo-vaných oblastech zvýšila plocha ze-leně o 11 %, což koreluje s nárůstem koncentrace CO2 (publikováno onli-ne 19. 6. 2013, Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/grl.50563). Randall Donohue a jeho kolegové analyzovali satelitní snímky vege-tace na okrajích pouští v Austrálii, na jihu a severu Afriky, jihozápadě USA, na Blízkém východě a ve střed-ní Asii. Zvolili regiony, kde je dosta-tek tepla a slunečního světla, ale jen omezené množství srážek pro růst vegetace, takže jakákoliv změna rostlinného krytu musí být výsled-kem změny ve srážkových modelech či v koncentraci CO2 nebo v obo-

jím. Současné studie změny klimatu předpovídají, že mnoho suchých ob-lastí bude nadále vysychat a některé pouště se budou rozšiřovat. Dono-hueovy nálezy však naznačují, že obraz změn může být komplexnější.


Biologové všech zemí, soutěžte!Nejlepší bioložky a biologové ze středních škol každoročně poměřují své znalosti a vědomosti, laborator-ní dovednosti, pohotovost i pevnost svých nervů v klání zvaném Mezi-národní biologická olympiáda. Le-tošní 24. ročník se konal ve švýcar-ském Bernu. Celkem 240 účastníků z 62 zemí světa řešilo ve dvou vy-čerpávajících soutěžních dnech čty-ři praktické úlohy a dva velké teore-tické testy, čítající dohromady téměř stovku problémových úloh. V prak-tických úlohách si soutěžící vyzkou-šeli práci ve skutečné vědecké labo-ratoři, navíc pod časovým tlakem. Určovali např. koncentraci glukózy a škrobu v rostlinných buňkách, pro-váděli pokusy s parazitickými prvoky trypanozomami, detailně proměřili a biosystematicky vyhodnotili lebky sedmi druhů savců, vyzkoušeli si do-konce malou etologickou studii cho-vání cichlid z jezera Tanganika. Celá soutěž se nesla ve znamení pověstné švýcarské preciznosti a využití nej-modernějších technologií. Otázky te-oretického testu se například vůbec

V první řadě zleva M. Holcová, A. Soldánová, J. Petržílek, T. Zdobinský; v druhé řadě zleva T. Soukup (vedoucí kC Mbo v Praze), l. libusová (zástupce vedoucího delegace ČR) a J. Černý (vedoucí delegace ČR). Snímek © archiv bio.




nevyplňovaly na papíře, nýbrž se řeši-ly v elektronické podobě na tabletech.

Českou republiku reprezentovali Ma g dalena Holcová (Gymnázium Botičská, Praha), Jan Petržílek (Gym-názium T. G. Masaryka, Ústí nad Or-licí), Anna Soldánová (Gymná zium Čajkovského, Olomouc) a Tomáš Zdobinský (Gymnázium Budějovic-ká, Praha). Po vyhlášení výsledků mohla nejvíce slavit delegace USA, protože všichni její členové si domů odváželi zlaté medaile, a to včetně medaile za první místo. V obrovské konkurenci asijských zemí se obvyk-le evropské země na místa oceně-ná zlatem vůbec nedostávají. Letos však byli mimořádně úspěšní studen-ti z Německa, kteří z 25 udělených zlatých medailí získali tři. Naši sou-těžící získali dvě stříbrné (Holcová za 50. místo, Petržílek za 70. místo) a dvě bronzové medaile (Soldánová za 95. místo, Zdobinský za 96. místo).* Příští rok se Mezinárodní biologická olympiáda uskuteční na indonéském ostrově Bali. Šanci mají nejúspěšněj-ší účastníci našeho ústředního kola Bio logické olympiády. Doufejme, že je čeká také tak pečlivě připravená soutěž, náročné úlohy a inspirativní atmosféra jako letos v Bernu.

Za delegaci České republiky lenka libusová a Jan Černý

proč vysoké podpatky působí jako sexuální stimulV euroamerické kultuře existuje sil-ná asociace mezi vysokými podpat-ky a ženskou sexualitou (v různých obdobích středověku chodily v bo-tách na podpatku také muži, dnes je jejich nošení čistě ženskou záležitos-tí). Chodit na podpatcích je, jak dá-my jistě vědí, nepohodlné, nezdravé a potenciálně nebezpečné (deformu-jí chodidlo a zatěžují klenbu nepři-rozeným způsobem, což může vést až k jejímu zhroucení). Přesto mno-hé z nich dají, alespoň čas od času, přednost lodičkám před teniskami. Je za tím jen společenská konvence, nebo podpatky nějakým způsobem činí ženy přitažlivější?

Tým evolučních psychologů z uni-verzity v Portsmouthu se rozhodl přijít této záhadě na kloub. Provedl experiment, v kterém skupina muž-ských respondentů hodnotila chůzi

žen v botách na vysokém podpatku a s plochou podrážkou, snímanou pomocí techniky bodového světla. Ta umožňuje zachytit pouze pozice strategických bodů na těle a hodno-tit tak atraktivitu samotného pohy-bu, nikoli vzhled ženy, jejího oděvu nebo obuvi.

Chůze žen v botách na podpatku byla hodnocena jako výrazně atrak-tivnější. Biomechanická analýza uká-zala, že nošení podpatků vede ke zvýšení feminity chůze – zkrácení kroků a zvýšené rotaci a vychylování pánve při chůzi (ženy na podpatcích více „kroutí zadkem“). Zdá se tedy, že vysoké podpatky, tím jak ženám zne-možňují chodit normálně, akcentují sexuálně specifické aspekty ženské chůze, díky čemuž se pak ženy jeví mužům přitažlivější. (Evolution and Human Behavior 34, 176–181, 2013)

Pavel duda, PřF Ju

Může za metastázy fúze buněk?Již před více než sto lety německý pa-tolog Otto Aichel navrhl, že rakovina může být mimo jiné důsledkem fúze mezi pohyblivými leukocyty a další-mi somatickými buňkami. Později i ji-ní badatelé považovali koncept fúze leukocytů myeloidní řady a nádoro-vých buněk za sjednocující vysvětlení nádorových metastáz. Této hypotéze dává nepřímo za pravdu studie, bě-hem níž byly do těla pokusných křeč-ků implantovány rakovinné buňky lidského glioblastomu nebo Hodgki-nova lymfomu, přičemž nově vznik-lé nádorové metastázy již obsahovaly hybridní karyotyp. Také další experi-menty naznačují uplatnění fúze bu-něk při vzniku metastáz. Například fúzní buňky mezi nádorovou buněč-nou linií Cloudman S91 odvozenou od myšího melanomu a lidskými mak-rofágy po implantaci do pokusných myší vykazují oproti kontrolní neme-tastazující melanomové linii vysokou tvorbu metastáz. Teorie vzniku nádo-rových metastáz buněčnou fúzí byla do současnosti podporována pouze studiemi na buněčných kulturách ne-bo na zvířecích modelech. U pacientů s nádorovým onemocněním nelze fúzi buněk primárních nádorů a auto-genních lymfocytů pomocí standard-ních metod molekulární genetiky do-kázat, jelikož jejich buňky obsahují shodnou genetickou informaci a liší se pouze jejím vyjádřením.

Vědecký tým z Lékařské fakul-ty Yaleovy univerzity a několika dal-ších institucí však tento problém obe-šel tím, že ke genetickým analýzám

*) V mezinárodních předmětových soutěžích jsou většinou sta-novena medailová pásma, rozdělovaná podle počtu dosažených bodů, přičemž např. v Mezinárodní biologické olympiádě jsou stanoveny následující limity pro jejich udílení: max. 10 % účastní-ků zlaté, 20 % stříbrné, 30 % bronzové medaile. Absolutní vítěz je však vždy pouze ten na 1. místě.

využil tkáně pocházející od pacienta, který prodělal alogenní transplanta-ci kostní dřeně, v níž vznikají leuko-cyty myeloidní řady. Díky tomuto chirurgickému zásahu mohly být k rozlišení genomů dárce kostní dře-ně a pacienta (příjemce) využity kla-sické genetické markery, jako jsou délkové polymorfismy krátkých tan-demových repetic (STR). Následně byly standardně genotypovány tkáně jak dárce kostní dřeně, tak primární nádor i mozkové metastázy pacienta, který prodělal zmíněnou transplan-taci. Ve výsledku se ukázalo, že v pri-márním tumoru byly detekovány pouze alely pacienta, naproti tomu v mozkových metastázích melanomu byly nalezeny jak alely pacienta, tak i alely dárce kostní dřeně, což doka-zuje, že klonální metastáze melano-mu vznikly v důsledku buněčné fúze.

Potvrzení této hypotézy vzniku rakovinných metastáz může mít vý-znamné důsledky například pro po-chopení složitosti vzorů genové ex-prese nádorových buněk, která má zřejmě příčinu ve vyjádření obou rozdílně regulovaných genomů. Toto zjištění by také mohlo pomo-ci k pochopení významu epigene-tických modifikací genomu, které se podílejí na vzniku nádorových me-tastáz i některých dalších vlastností metastatických buněk, jako je po-hyblivost, chemotaxe nebo přítom-nost určitých signálních drah, které mohou být leukocytárního původu. (PLoS ONE 8(6): e66731. doi:10.1371/journal.pone.0066731)

Jindřich Sedláček, PřF uP

první pozemští živočichové měli rybí hlavyPrvní čtyřnohá zvířata kolonizovala Zemi před 400 miliony let, ale trvalo jim 80 milionů let, než se jejich pů-vodní rybí hlavy s čelistmi vhodnými k trhání masa změnily na čelisti vhod-né spíše ke žvýkání rostlin. K tomu-to závěru dospěla skupina britských vědců z University of Lincoln, vede-ná Marcellem Rutou, když zkoumala zkameněliny 89 spodních čelistí zví-řat žijících na Zemi před 410 až 295 miliony let. Během tohoto období se rybí ploutve změnily na končeti-ny a umožnily jejich majitelům vylézt z vody na souš. Tým zjistil, že všech-na starší zvířata měla čelisti zhruba stejného rybího tvaru a že k význam-né tvarové změně došlo asi před 320 miliony let. (Integrative and Compa-rative Biology, doi.org/mfd)





Výběr z biologieSTaniSlaV MihulKa

paleontogie

záhadné diskagmy nejstaršími suchozemci?Jak asi vypadal život na souši v do-bě, kdy vznikala kyslíkatá atmosfé-ra Země? Donedávna prostě záhada, teď máme diskagmy.

V Jižní Africe je s kolegy obje-vil Gregory Retallack z Oregon-ské univerzity jako poměrně běžné fosilie ve vrstvách formace Hek-poort o stáří cca 2,2 miliardy let. Diskagma buttonii připomíná fosil-ní hlavičku zápalek a mohla by být nejstarším známým obyvatelem souše.

Jak už to u podobných nálezů bý-vá, není moc jasné, co jsou zač. Re-tallackovi připomínají houby geo-sifony ze skupiny glomeromykot, které žijí v symbióze se sinicemi ro-du Nostoc. Pokud by doopravdy šlo o eukaryoty, tak nápadně předchá-zejí svůj vlastní vznik, datovaný mo-lekulárními hodinami do doby před 1,6 miliardy let. Odhad doby vzniku eukaryot ale může být špatný, ane-bo mohou být diskagmy něčím úpl-ně jiným.

Precambrian Research 235, 71–87, 2013.

medicína

Rakovina jako nouzový režim buněk?Co to je vlastně rakovina? Většinový pohled praví, že to je důsledek po-rouchání řízení buněk nešťastnými mutacemi. Paul Davies z Arizonské státní univerzity a Charles Linewea-ver z Australské národní univerzity ale nedávno představili koncept, po-dle něhož je buňka při rozjezdu ná-dorového bujení uvržena do staro-bylého nouzového životního modu, který buňky zdědily z dávných časů. Jako když spustíte Windows v nou-zovém režimu.

Davies a Lineweaver mají za to, že rakovinu spouští soubor archaic-kých genů, které se dnes podílejí na raném vývoji embrya, a pak muse-jí dát ruce pryč. Když se v důsled-ku nějaké nehody v dospělosti opět aktivují, je zle. V poslední době se porůznu objevují doklady o podob-nosti exprese genů v embryu a v ná-doru, což hraje oběma pánům do karet. Pokud by měli pravdu, tak ra-kovinu nebude možné odstranit, ale-spoň bez rozsáhlých zásahů do lid-ského genomu.

http://physicsworld.com/cws/article/print/2013/jul/01/exposing-cancers-deep-evolutionary-roots

evoluční biologie

Jak se mění pestrost morfologií během historie?Obvykle máme za to, že se morfo-logická pestrost vývojových linií ži-vočichů v čase zvětšuje, jako když rozkvétá strom života. Jenže je to možná hloupost.

Martin Hughes z Univerzity v Ba-thu a jeho spolupracovníci si sjeli metaanalýzy evoluční historie 98 li-nií živočichů, počínaje prvohorami. Ukázalo se, že oproti většinovým představám není žádný zřetelný trend změn morfologické pestros-ti v čase a že daleko nejčastější je situace, při níž se objevuje největší pestrost morfologií relativně brzy v historii vývojové linie. Pozoruhod-né je, že se takový vývoj odehrává bez ohledu na stáří vývojové linie a striktně nesouvisí řekněme s obdo-bím po masovém vymírání.

Autoři se domnívají, že je to spí-še důsledkem vzniku významných evolučních novinek na počátku vý-vojových linií, než že by v tom mě-ly prsty zásadní změny v prostředí či vyčištění ekosystémů rozsáhlými ka-tastrofami. PNAS online 24. 7. 2013.

biochemie

objev mezičlánku v evoluci bioluminiscencePřízračné světélkování bioluminis-cence světlušek a dalších organismů se objevilo před mnoha miliony let (Vesmír 92, 482, 2013/9). Jeho mo-lekulární podstatu známe docela dobře, samotný vznik bioluminis-cence ale obestírají tajemství.

Enzymy zajišťující bioluminis-cenci jsou ale žádaným artiklem pro rozličné technologie v biolo-gii či medicíně, takže by bylo mi-lé vědět, jak vznikly. Vadim Vivia-ni z brazilské Federální univerzity

v São Carlos se svými spolupracov-níky objevil enzym podobný slav-né luciferáze v larvách potemníka brazilského (Zophobas atratus), kte-rý podle nich představuje pozoru-hodný mezičlánek na cestě k lucife-ráze světlušek.

Vivianimu a spol. se povedlo jed-ním zásahem změnit strukturu en-zymu potemníků tak, že se z něj sta-la luciferáza, a s těmito znalostmi pak vyrobili luciferázu zcela novou, která produkuje oranžové světlo. Je to vůbec poprvé, kdy někdo vytvo-řil luciferázu z enzymu s jinou meta-bolickou funkcí. Biotechnologové si již brousí zuby na nové podivuhod-né enzymy. Biochemistry 52, 3963–3973, 2013.

cetologie

první velrybí kostra dna Jižního oceánuJako by nestačilo, nakolik jsou velry-by podivuhodné samy o sobě. Navíc jsou ještě ekosystémem pro spoustu dalších organismů, za svého života i dlouho po něm. Majestátní kost-ry velryb na místě posledního odpo-činku bývají obsypané pestrým ži-votem.

Diva Amon z Univerzity v Southam ptonu a Přírodopisného muzea a její kolegové objevili úpl-ně první kostru velryby na dně Již-ního oceánu, poblíž aktivních hyd-rotermálních kuřáků. Podle analýzy DNA šlo o plejtváka (Balaenoptera bonaerensis), jehož pozůstatky spočí-vají v hloubce 1444 m. Vědci pomo-cí dálkově ovládaného robota pro-zkoumali pestrou faunu této kostry a nalezli v ní celkem 9 nových druhů živočichů. Byla mezi nimi nová pří-zračná kostižerka (Osedax), plž rodu Lepetodrilus z linie Vetigastropoda anebo korýš ze skupiny stejnonožců, který plaval v těsné blízkosti kostry.

Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography online 29. 1. 2013.






PetR ZouHaR

glosy

RNDr. Petr Zouhar viz Vesmír 92, 198, 2013/4.

Dnes se hodně mluví o tom, jak je důležité mít ve střevě ty správné nájemníky. O význa-mu střevní mikroflóry při rozvoji obezity již byly popsány stohy papíru (viz např. J. Pilá-tová: Transplantace obezity? Vesmír 92, 202, 2013/4). Vedle medicínských souvislostí má ovšem problematika útrobních bakterií patr-ně vliv i na makroevoluční procesy, jako je vznik druhů (čili speciace). Posuďte sami.

Správný biologický druh je reprodukčně izolovaný od druhů ostatních. Aby bylo defi-nici učiněno zadost, nemělo by křížením růz-ných druhů vznikat plodné potomstvo. Toho je možné dosáhnout různými způsoby. Ně-kdy ke křížení vůbec nedochází, protože pří-slušní jedinci různých druhů k sobě zkrát-ka nějak nejsou přitahováni nebo se nemají šanci potkat, jindy k páření dochází, ale po-tomstvo je neživotaschopné nebo aspoň ne-plodné. Má-li se jeden druh rozštěpit na dva, je prvním krokem zpravidla vytvoření ně-které z popisovaných reprodukčních bariér. Následně se v obou oddělených populacích hromadí odlišné mutace, čímž se tyto nové druhy navzájem ještě více vzdalují a ztrácejí zbytky kompatibility.

A jak mohou k těmto procesům přispívat bakterie ze střev? Hned několika způsoby. První z nich popisuje tři roky stará izraelská práce z časopisu PNAS. Modelovým orga-

nové druhy a střevní problémy

nismem zde byly octomilky (Drosophila), kte-ré jsou v laboratořích běžně krmeny melaso-vým médiem. Ukázalo se, že mušky zvyklé pro změnu na škrobovou stravu při páření upřednostňují jedince krmené stejným způ-sobem. Stačí jediná generace takto vychova-ných octomilek a sexuální preference přetrvá i déle než třicet dalších generací na původ-ním médiu. Ošetříme-li přitom mušky anti-biotiky, vybíravost zmizí. Preference naopak vznikne u much krmených sice klasicky, ale vystavených kontaktu s kulturou bakterie Lactobacillus plantarum, které se daří právě na škrobu. Závěr je tedy jasný: Mouchy s lak-tobacilem ve střevech se chtějí pářit s octo-milkami s podobnou mikroflórou. Střevní bakterie patrně nepřímo ovlivňují složení sexuálních feromonů. Strava tak může mít rozhodující vliv na výběr partnera pro roz-množování. Zdá se, že v tomto případě láska prochází střevem. A množí-li se určitá popu-lace výhradně mezi sebou, může teoreticky časem vytvořit samostatný druh, jak jsme zmínili v úvodu.

Ještě přímější důkaz o významu bakte-rií pro speciaci poskytla srpnová publikace z časopisu Science. Zde američtí výzkumní-ci křížili blízce příbuzné druhy vosiček rodu Nasonia. Ty patří k oněm nepříjemným para-zitoidům, jejichž larvy zákeřně zaživa vyžíra-jí zevnitř své muší hostitele. Jako u každého spořádaného druhu se ani různé druhy těch-to vosiček nemohou společně pářit za vzni-ku životaschopných kříženců. Naprostá vět-šina samců pocházejících z takového křížení umírá v průběhu larválního vývoje na bakte-riální infekce. Ovšem pozor! Srovnání slože-ní střevní mikroflóry těchto nešťastných hyb-ridů a jejich rodičovských druhů ukázalo, že právě v tomto parametru dochází u kříženců k zajímavému posunu. Zatímco u obou rodi-čovských druhů ve střevě převládají bakterie rodu Providencia, u hybridů nabude vrchu Proteus mirabilis. To naznačuje, že genetické pozadí hybridů nedovoluje nalézt optimální rovnováhu v zastoupení střevních symbion-tů. Ti se vymknou kontrole a vosička to od-skáče. Obdobně jako v případě sexuálních preferencí octomilek i zde pozorovaný efekt (tentokrát úmrtnost hybridů) zmizel u jedin-ců zbavených veškerých bakterií. Naopak po aplikaci vyvážené směsi střevní mikroflóry začaly larvičky opět hynout.

Popisované závěry přivádějí evoluční bio-logy ke konceptu „hologenomu“. Tím rozu-

Vychází 70. číslo revue

věnované tématu

Cesta do výšin nociM. de Chazal: Zjevení noci; J. Gracq: Král Cophetua; H.-G. Friese: Estetika noci; Básně noci I (Soupault, Desnos,

Tzara, Shéhadé, Štyrský, Rodanski); B. Schmitt: Nuit noire / Černá noc; J. Janda: Kdykoli se vzbudím, usnu;A. Breton: V černé lázni; Noc (surrealistická fenomenální interpretace – Stejskal, Kohout, Piňosová, Lass, Caňko,Martinec); F. Dryje: Nic noc; V. Švankmajer: A zpovzdálí bude pozorovat...; J. Richter: Hlasy z temnot; I. Horáček:Symbol noci no. 1; D. Thomas: Pod lesem Mlíčínem; J. Opolský: Čaloun; Básně noci II (Duprey, Celan, Bonnefoy,

Dvorský, Mansour, Hubin, Zeller, Rimpoché, Roussel, Král); Noční ptáci (Kaplan, Hopper, Anonym); Noční práce II(Jan Daňhel); S. Komárek: Srdce temnoty; V. Cílek: Má tma; L. Hrušková: Týden ve tmě; A. Césaire: Zápisník

z návratu do rodné země; M. Leiris: Noci bez noci a několik dní bez dne; Š. Svěrák: Sny; J. Grim Feinberg: Můrynoci; R. Walser: Noční putování; O. Mandelštam: Tři básně o noci; A. Bertrand: Kašpar noci; M. Jůza: Rozňahňaná

noc; W. Hope Hodgson: Noční hlas; F. Vodák: Muž z Abendlandu; Republiku a varlata (nad knihou VratislavaEffenbergera – Siostrzonek, Švankmajer, Král, Gabriel, Stejskal, Slačálek, Vodáková, Vodák, Solařík)

Vydává: Sdružení Analogonu, Mezivrší 31, 147 00 Praha 4 Vydavatel + redakce: tel. 725 508 577; [email protected]

Distribuce: KOSMAS, s. r. o., Lublaňská 34, 120 00 Praha 2 (tel: 222 510 749; www.kosmas.cz); předplatné: Zuzana Tomková, [email protected],

tel: 776 260 909www.analogon.cz

inzeraty_vesmir 12.9.2013 8:32 Stránka 1

INZ

ER

CE




Stromuly, krátké i dlouhé trubicovité výrůst-ky plastidů, charakteristických organel rost-linných buněk, budí už řadu let pozornost rostlinných biologů. Ti se snaží zjistit, k če-mu tyto nápadné struktury slouží (viz Vesmír 92, 95, 2013/2 – zřejmě neslouží ke vzájemné-mu splývání plastidů). K zajímavému závěru došla jedenáctičlenná skupina čínských autorů v čele s Yan Wangem z Tsinghua Uni-versity v Pekingu, kteří u modelových rost-lin tabáku (Nicotiana benthamiana) a huse-níčku (Arabidopsis thaliana) prokázali, že se stromuly podílejí na nočním odbourávání škrobu, který vzniká ve dne ve fotosyntetizu-jících listových plastidech – chloroplastech. Škrob je nejhojnější rostlinný zásobní poly-sacharid a najdeme ho pouze v plastidech. Jeho makromolekuly jsou tvořeny velkým počtem polymerovaných molekul jednodu-chého cukru, glukózy. V podobě zásobního škrobu, jehož zrna vznikající v bezbarvých plastidech – amyloplastech – najdeme na-příklad v buňkách hlíz bramboru nebo obi-lek pšenice, má zásadní význam pro výživu lidstva. Důležitý je ovšem v první řadě pro samotné rostliny, zejména při zajištění jejich rozmnožování. Velký význam pro rostliny mají i drobnější zrna přechodného (transitor-ního, asimilačního) škrobu, který se ve dne ukládá ve fotosyntetizujících chloroplastech. V noci je enzymaticky rozkládán na rozpust-né cukry, které umožňují rostlinám dýchat a růst i v době, kdy neprobíhá fotosyntéza. Enzymatické odbourávání škrobu se odehrá-vá především v samotných plastidech. Uve-dení čínští autoři začali zkoumat, jestli se na každodenní (vlastně každonoční) mobiliza-ci transitorního škrobu nepodílí také proces autofagie, který má u rostlin i ostatních mno-

hobuněčných organismů mnoho funkcí. Při tomto procesu jsou „nepotřebné“ molekuly nebo celé buněčné organely obaleny váčkem tvořeným dvěma membránami (autofagoso-mem) a jím přepraveny do jednou membrá-nou tvořeného vaku, autolysosomu (v rost-linných buňkách do vakuoly). Tam jsou enzymaticky rozloženy a jejich stavební slož-ky jsou využity jinde v organismu. Z literatu-ry jim bylo známo, že se autofagie podílí na mobilizaci zásobního škrobu. Čínští autoři ve své práci kromě toho, že stanovili množství škrobu v listech, použili zejména molekulár-ně biologické metody, které jim umožnily ve fluorescenčním mikroskopu selektivně zvidi-telnit škrobová zrna a autofagozomy (ozna-čením enzymů charakteristických pro tyto struktury), a také transmisní elektronovou mikroskopii, poskytující obraz ultratenké-ho řezu buňkou s velmi vysokým rozlišením. Buňky fotosyntetizujícího listového pletiva sledovali v průběhu noci, od půlnoci do ran-ních hodin. Zjistili, že velmi malá škrobová zrna jsou transportována z chloroplastů do základní cytoplazmy buněk, tam jsou obklo-pena autofagozomy a přenesena do vakuoly, membránou odděleného prostoru v centrální části rostlinné buňky. Enzymy přítomný-mi ve vakuole jsou pak degradována na roz-pustné cukry, bezprostředně využitelné pro metabolismus rostliny. Jako transportní ka-nály pro jejich přepravu z chloroplastů zřej-mě slouží právě stromuly. Přímé pozorování tohoto transportu je ovšem vzácné v důsled-ku nepatrných rozměrů oněch škrobových zrnek a složitého a měnícího se tvaru stro-mulů. Čínští autoři tak potvrdili účast auto-fagie, vedle převládajícího enzymatické-ho odbourávání přímo v chloroplastech, na

Brucker R. M., Bordenstein S. R.: The hologenomic basis of speciation: gut bacteria cause hybrid le-thality in the genus Nasonia, Science 341, 667, 2013/6146.

Hurst G. D., Jiggins C. D.: Evolutionary bio-logy: A gut feeling for isolation, Nature 500, 412, 2013/7463.

Sharon G. et al.: Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster, Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 20051, 2010/46.

K dalšímu čtení

JaRomÍR kutÍk

K čemu možná také sloužístromuly plastidů

Doc. RNDr. Jaromír Kutík, CSc., viz Vesmír 92, 264, 2013/5.

míme nejenom soubor genů v buněčných jádrech a dalších organelách, ale i geno-my všech dalších organismů žijících symbi-oticky uvnitř daného těla. Jak je vidět, celý tento soubor genů se za určitých okolností chová jako jedna evoluční jednotka. Za roz-dělení druhu může klidně být odpovědná pozměněná střevní mikroflóra, resp. vztah této mikroflóry k hostiteli. Symbionti někdy rozhodují o sexuální přitažlivosti i o zdraví případných potomků.

Už dvacet let víme o zákeřných manipula-cích, které se svými hostiteli provádí bakterie Wolbachia, žijící zejména v jejich pohlavních buňkách (např. Vesmír 74, 667, 1995/12). Kdo

by se ale nadál, že podobné kejkle zvládnou i nevinné střevní bakterie? Ö




mobilizaci asimilačního škrobu. Jejich prá-ce ukazuje velmi nezvyklé, lze říci senzační, pohledy na malá škrobová zrna mimo plas-tidy – v cytoplazmě a ve vakuole (kde jsou postupně rozkládána). Je třeba zodpovědět otázky, jak tato malá a pro transport z plas-tidů vhodná škrobová zrna vznikají a jak

přesně jsou prostřednictvím stromulů uvol-ňována do cytoplazmy a potom obalována autofagosomy. Zdá se však, že byla nalezena další role stromulů, zřejmě velmi aktivních útvarů v rostlinné buňce, o kterých klasič-tí cytologové nevěděli. (Plant Cell 25, 1383–1399, 2013) Ö

Střední tok řeky Ploučnice je na pohled vel-mi malebný a atraktivní i pro vodáky. Ře-ka se v úseku mezi jihozápadním cípem Mi-moně a východním okrajem České Lípy zdá takřka nezasažená člověkem. Její tok se místy vine napříč celou několik set metrů širokou nivou, překládá koryto a vytváří slepá rame-na. Niva je často neprostupná vzhledem k za-mokřeným depresím v místech opuštěných a dnes částečně zazemněných koryt. Idyla je ale především na začátku tohoto úseku v Mi-moni-Borečku narušena existencí až několi-kadecimetrové povrchové vrstvy povodňo-vých hlín s koncentracemi anorganických polutantů, významně přesahujícími místní pozadí. Jde především o radium, konkrétně o gamazářič 226Ra (nabohacení o jeden až dva řády proti místnímu pozadí), dále uran (nabohacení o jeden až dva řády) a v méně alarmující míře dvojmocné kovy kobalt, ni-kl a zinek (nabohacení asi o jeden řád), viz několik příkladů v tabulce. Analýzy proká-zaly asociaci aktivit 226Ra a koncentrací ura-nu a jmenovaných dvojmocných kovů jak po-kud jde o hloubku jejich uložení v nivě, tak o pokles koncentrací s rostoucí vzdáleností od Stráže pod Ralskem směrem k České Lípě (Majerová a kol. 2013, Water, Air & Soil Pol-lution, DOI: 10.1007/s11270-013-1688-9). Na základě provedených analýz i výsledků pu-blikovaných v posledních dvou desetiletích se autoři domnívají, že zvýšené koncentrace těchto prvků jsou následkem chemické těž-by uranu podzemním loužením a následné-ho zpracování výluhu na uranový koncentrát v oblasti Stráže pod Ralskem v šedesátých až osmdesátých letech minulého století. Pře-kvapivé jsou dvě skutečnosti: jednak se této kontaminaci dosud nedostalo náležité pozor-

nosti environmentálních geochemiků a fluvi-álních geomorfologů, jednak v dané oblasti nejsou ani informační tabule zmiňující toto znečištění. Kvůli vysokému obsahu polutan-tů v sedimentech a bočné nestabilitě kory-ta řeky je namístě i obava z budoucí fyzické remobilizace tohoto historického znečištění a jejího dalšího transportu z Mimoně-Boreč-ku po proudu Ploučnice. Ö

Mimoň-BorečekMimoň-BorečekMimoň-HradčanyMístní pozadí (Mimoň-Hradčany)

MHP9, 10 cm pod povrchemMHP2, svrchních 5 cmLMP12, 3 cm pod povrchemLMP12, 30 cm pod povrchem

1295826

8

162985019

1110489188

59

219288

383

**

77256

místo vzorekCo

(ppm)Ni

(ppm)Zn

(ppm)U

(ppm)

226Ra(Bq/kg)

Příklady analýz vzorků povodňových sedimentů řeky Ploučnice z nivy v oblasti Mimoně. Analýzy z oblasti Mimoňboreček dosud nebyly publikovány.

* P. kühn v roce 1995 uváděl aktivity 226Ra v nivě v oblasti Mimoňboreček až 23 bq/g v nejaktivnějších místech, tvořících méně než 1 % zkoumané plochy.

t. matys GRyGaR

Založeno na právě přijaté publikaci: L. Majerová, T. Matys Grygar, J. Elznicová, L. Strnad, The Dif-ferentiation between Point and Diffuse Industrial Pollution of the Floodplain of the Ploučnice River, Czech Republic, Water Air Soil Pollut 224, 1688, 2013; DOI 10.1007/s11270-013-1688-9.

dosažení osobních dávek ionizujícího záření, které by si zasloužily pozornost z hlediska radiační ochrany, je ve zmiňovaném úseku Ploučnice vyloučeno. Vyplývá to ze zjištěných hodnot dávkového příkonu a z možného využití zmiňovaného úseku řeky pouze k volnočasovým aktivitám. ohledně původu kontaminace je třeba podotknout, že není způsobena jenom chemickou těžbou uranu, ale těžbou uranu v lokalitě Stráž

– Hamr vůbec.kontaminaci litorálního pásma Ploučnice se

věnuje dlouhodobá a velká pozornost. Základním materiálem je publikace VÚ vodohospodářského TgM z roku 1990: kontaminace litorálního pásma Ploučnice radioaktivními látkami, Hanslík E., Moucha V., Neznal M. a spol. Práce se opírá o dvouletý terénní průzkum Ploučnice od Zámeckého rybníka v děčíně až po lokalitu břevniště u Hamru na Jezeře.

během tohoto průzkumu se získalo více než 3000 výsledků měření dávkového příkonu záření gama a další výsledky. od té doby vznikla řada studií, které řeší i autory zmiňovanou možnost transportu znečištění po toku Ploučnice.

Jan Matzner, SÚJB

Ploučnicezdánlivě idylická

RNDr. Tomáš Matys Grygar, CSc., (*1964) vystudoval analytickou chemii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Pracuje v Analytické laboratoři oddělení Ústavu anorganické chemie AV ČR, v. v. i., v Řeži u Prahy. Vědeckou práci začal elektrochemickou analýzou oxidů železitých. V posledních deseti letech vyvíjí i další metody analýzy pevných látek včetně jemných nezpevněných sedimentů, jejichž studium je součástí paleoenvironmentálních rekonstrukcí.




Lidské chování a psychika byly v průběhu evoluce formovány potřebou se skupinového násilí dopouštět, stejně jako skupinovému násilí čelit. Mnozí evoluční antropologové se domnívají, že naše sklony k válčení mají hlu-boké kořeny, sahající až ke společným před-kům lidí a lidoopů. Naši nejbližší příbuzní, šimpanzi, někdy systematicky napadají a za-bíjejí členy sousedních komunit, což v někte-rých případech vede až k jejich vyhlazení. Války šimpanzů jsou sice vedeny méně sofis-tikovanými prostředky, ale stejně jako v těch lidských v nich jde hlavně o zábor cizího úze-mí a zotročení žen či samic.

Naši předkové po dlouhou dobu žili ja-ko kočovní lovci-sběrači. Dnešní lovci-sbě-rači žijí podobným způsobem života a če-lí podobnému souboru selekčních tlaků. Proto představují cenný referenční model. Na otázku, jak významnou roli hraje vál-čení v jejich společnostech, ovšem neexis-tuje jednoznačná odpověď, už kvůli velkým rozdílům mezi nimi (třeba jiho američtí Ja-nomamové mezi sebou válčí běžně, zatímco afričtí !Kungové jsou pozoruhodně bezkon-fliktní). Někteří antropologové, například Jared Diamond nebo Stephen Pinker, tak rá-di poukazují na stinné stránky života lovců--sběračů, zatímco jiní, např. Frank Marlowe, zdůrazňují jejich mírumilovnou povahu.

Douglas Fry a Patrik Söderberg, antropolo-gové z univerzity ve Vase, se pokusili nalézt na zmíněnou otázku odpověď. Prostudovali pří-pad od případu vraždy, které se udály ve 21 lovecko-sběračských společnostech z celého světa, s cílem zjistit, kdo koho vraždil a proč. Fry a Söderberg došli k jednoznačnému závě-ru, že války (definované jako kolektivní násilí páchané příslušníky jedné skupiny na přísluš-nících jiné skupiny) jsou v lovecko-sběračských společnostech spíše vzácným jevem.

Více než polovina vražd zahrnovala pouze jednoho vraha a jednu oběť. Zhruba třetina z nich se odehrála v rámci klanu, malé so-ciální jednotky uvnitř lovecko-sběračské ko-munity tvořené z velké části příbuznými jedinci (manželi, rodiči a dětmi nebo sou-rozenci). Ze stejné komunity pocházeli vrah i oběť v 85 % případů. Za většinou vražd stály osobní motivy, z nichž nejčastějším byl spor o ženu mezi dvěma muži, často manželku jednoho z nich. (Pokud už byli vrazi dva, šlo často o bratry, z nichž jeden pomáhal dru-hému zabít manželčina milence.) Běžným motivem vraždy byla také pomsta za vraždu

příbuzného nebo za urážku na cti. Víceméně totéž platí pro vraždy, které se odehrály me-zi komunitami. Lovci-sběrači se zkrátka má-lokdy zabíjejí kvůli své kmenové příslušnosti. (Studie mimo jiné potvrdila to, co ukázal už výzkum postindustriálních společností. Ro-dina je tou nejnásilnější sociální jednotkou a muži se dopouštějí vražd mnohem častěji než ženy.)

I tato studie nalezla velké rozdíly v častosti konfliktů mezi zkoumanými etniky (ve zhru-ba polovině z nich nebyla zaznamenána je-diná vražda, na druhou stranu téměř polovi-na všech zaznamenaných vražd se odehrála mezi australskými domorodci kmene Tiwi). Obecně je však válčení mezi lovci-sběrači vzácné, a to z mnoha důvodů, které souvi-sí s jejich sociální organizací a ekologií. To-to jsou jen některé z nich: Lovci-sběrači ži-jí v poměrně malých populacích na dosti rozlehlých územích a na větší válečné taže-ní nestačí. Díky malým populačním husto-tám není důsledné střežení územních hranic možné a ani žádoucí. Lovci-sběrači zpravi-dla nejsou, na rozdíl od mnoha pasteveckých a zemědělských společností, patrilineální a patrilokální, což znesnadňuje rychlou mo-bilizaci mužských příbuzenských koalic, věc pro vedení války klíčovou. V rovnostářských komunitách lovců-sběračů navíc často chybí vůdce s autoritou zavelet k útoku na jinou komunitu. Zásadním důvodem je, že lovci--sběrači si nevytvářejí zásoby potravin, kte-ré představují cennou válečnou kořist. Dr-žení otroků je při kočovném způsobu života lovců-sběračů těžko představitelné, navíc od-poruje jejich rovnostářskému založení. Lov-ci-sběrači zkrátka nemají o co válčit.

Kritici nově vzniklé práce poukazují na to, že její výsledky závisí na zvoleném souboru etnik a použité definici války. Napadení čle-na nebo členů sousedního kmene kvůli úno-su ženy je válka, krevní msta probíhající mezi komunitami rovněž. Na měřítku přitom ne-záleží. Dávné války byly zkrátka často pohá-něny osobními motivy. Ostatně Trojská vál-ka, popisovaná v Homérově eposu Ilias, byla rozpoutána kvůli únosu ženy a urážce brat-ra. Přitom jde po všech stránkách o moderní válečný konflikt, alespoň z pohledu evoluční antropologie.

Ať už konflikty mezi lovecko-sběračský-mi komunitami nazýváme válkami nebo ne, je pravděpodobné, že původ válek, jak je známe dnes, vedených kvůli území a zdro-

O původu válekPaVel DuDa

Mgr. Pavel Duda (*1986), viz Vesmír 92, 84, 2013/2.




jům, spadá až do období vzniku zeměděl-ství, se kterým se pojí usedlý způsob života ve velkých populačních hustotách spojený s potřebou každodenní tvrdé fyzické prá-

ce a vytváření zásob. S úsvitem zemědělství zkrátka vznikla k válčení řada nových důvo-dů a nových příležitostí. (Science 341, 270–273, 2013) Ö

Regulační T-lymfocyty (Treg) jsou již skoro 20 let v centru pozornosti imunologů z celé-ho světa. Správně by se jim mělo říkat „supre-sorové“ nebo „tlumivé“ T-lymfocyty, ale tyto názvy byly před více než 30 lety zdiskredito-vány v pozoruhodné aféře, o které si čtenáři Vesmíru mohli již před lety přečíst (Vesmír 78, 565, 1999/10). V roce 1995 ale vyšla zásad-ní publikace japonských autorů,1 která tyto buňky rehabilitovala (i když v trochu pozmě-něné podobě). Od té doby byly publikovány tisíce článků o těchto buňkách, které zabra-ňují propuknutí autoimunitních chorob a čás-tečně nás chrání proti imunopatologickým reakcím provázejícím příliš intenzivní imu-nitní odpovědi (viz Vesmír 80, 668, 2001/12). Po celou tu dobu se badatelé snaží zjistit, kte-ré buněčné a molekulární mechanismy jsou zodpovědné za jejich tlumivé účinky. Uka-zuje se, že Treg řadou takových mechanismů disponují. Na buněčné úrovni mohou jednak působit přímo na jiné T-lymfocyty (pomoc-né nebo cytotoxické) a bránit jejich aktiva-ci. Mohou ale také působit nepřímo tak, že negativně ovlivňují dendritické buňky, kte-ré v imunitním systému fungují jako „buňky prezentující antigen“ – předkládají na svém povrchu fragmenty antigenů T-lymfocytům, kterým poskytují i další nezbytné „kostimu-lační“ signály. V těchto procesech hrají zá-sadní roli povrchové molekuly dendritických buněk zvané CD80 a CD86, které se vážou na kritický kostimulační receptor T-lymfocy-tů zvaný CD28.

Pokud jde o molekulární mechanismy pů-sobení Treg, je známo, že produkují tlumi-vé cytokiny (proteinové „hormony“ imunit-ního systému) zvané interleukin-10 a TGF-b, které potlačují aktivaci dendritických buněk a T-lymfocytů. Treg ale mohou také přímo zabíjet dendritické buňky pomocí stejných molekulárních mechanismů, jaké použí-vají cytotoxické („zabíječské“) T-lymfocyty. Treg mají na svém povrchu velké množství vysoko afinního receptoru pro cytokin inter-leukin-2, který je potřebný pro plnou akti-vaci jiných T-lymfocytů, takže mohou velmi

účinně tento stimulační cytokin vychytávat. Na povrchu Treg je také velké množství inhi-bičního receptoru zvaného CTLA-4 (CD152). Tento receptor je známým protihráčem zmí-něného kostimulačního receptoru CD28. Buňky Treg tedy mohou na povrchu dendri-tických buněk vychytat většinu stimulačních molekul CD80 a CD86, takže jich pro akti-vaci konvenčních T-lymfocytů už nezůstane dost.

Posledním zajímavým příspěvkem do dis-kuse o tom, které mechanismy jsou pro imu-nosupresivní působení Treg nejdůležitější, je nová publikace z laboratoře „guru“ obo-ru Shimona Sakaguchiho.2 Japonští badate-lé šli poněkud neobvyklou cestou – rozhodli se vytvořit „umělé“ Treg. Ukázalo se, že ře-šení je překvapivě jednoduché – stačilo vzít T-lymfocyty z myší, u kterých byl technikou genového knock-outu vyřazen gen kódující interleukin-2, a jinou transgenní manipula-cí v nich vynutit silnou produkci inhibičního receptoru CTLA-4 (fungoval i CTLA-4, kte-rý neměl cytoplazmatickou část, a tudíž ne-byl schopen aktivní signalizace, ale pouze vázal své ligandy CD80/86). Jakmile byly takto dvojitě geneticky modifikované T-lym-focyty stimulovány antigenem (tj. buňkami prezentujícími antigen), stalo se z nich co-si funkčně prakticky nerozeznatelného od Treg. Tyto „umělé“ Treg fungovaly nejen v in vitro testech, ale byly i schopny v myších po-tlačovat modelové autoimunitní onemocnění.

Závěry této práce jsou dvojí. Za prvé více-méně dokazují, že hlavní molekulární me-chanismy působení Treg jsou založeny na vychytávání interleukinu-2 a kostimulačních molekul CD80/CD86, což brání účinné akti-vaci konvenčních T-lymfocytů, které oba tyto faktory potřebují. Za druhé ukazují celkem snadnou cestu, jak lze poměrně jednodu-še připravit umělé, geneticky modifikované Treg, které by se daly klinicky použít pro po-tlačení nežádoucích imunitních reakcí (odho-jování transplantátu, autoimunitní choroby). Takové umělé Treg by se teoreticky daly při-pravovat z pacientových vlastních T-lymfo-cytů, tedy individuálně „na míru“. Reálnost takovýchto praktických aplikací se ale samo-zřejmě ukáže teprve „za provozu“, během bu-doucích náročných klinických testů. Ö

VáclaV HořeJšÍ

regulační T-lymfocyty

1) Sakaguchi a spol.: J. Immunol. 155, 1151, 1995.

2) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, E2116, 2013.

Jak vyrobit

Prof. RNDr. Václav Hořejší, CSc., viz Vesmír 92, 499, 2013/9.




Globální oteplování, změny klimatu, časté ka-tastrofické scénáře dalšího vývoje planety v dů-sledku měnícího se podnebí... To vše jsou témata, která se v posledních dvou desetiletích často pro-bírají v populárních časopisech i v médiích. Zvý-šený zájem se k nim upíná zejména v obdobích, kdy o možnostech, jak současný vývoj světového klimatu ovlivnit, jednají politici nebo vznikne-li někde ve světě nějaká výraznější anomálie v prů-běhu počasí.

Pozornost často upoutávají i některá no-vá zjištění více či méně renomovaných vý-zkumných týmů, zvláště jde-li o objasňování příčin různých anomálií nebo o „převrat-né“ dlouhodobější výhledy světového kli-matu. Některá z nich jsou vědecky podpoře-ná a dostatečně věrohodná. Objevují se však i taková, která jsou mediálně dobře uchopi-telná, a tím pro veřejnost zajímavá. Nezříd-ka jde spíše o zatím nepříliš prověřené hypo-tézy. Pod takovýmto velmi zjednodušeným úhlem pohledu se ale téma měnícího se kli-matu snadno stává tématem spíše politickým než vědeckým. Ale abychom byli spravedliví, netýká se to ani zdaleka pouze Česka, kde do této diskuse výrazným způsobem vstou-pil Václav Klaus.

Tento příspěvek by chtěl podat základní informaci o tom, jak se „české klima“ skuteč-ně vyvíjí a co ho může v nejbližší budoucnos-ti čekat. Vychází z některých výsledků pro-jektu VaV SP/1a6/108/07, který v letech 2007 až 2011 řešil kolektiv pracovníků ČHMÚ spolu s Matematicko-fyzikální fakultou Uni-verzity Karlovy, Výzkumným ústavem vodo-hospodářským T. G. M., Centrem výzkumu globální změny AV ČR a Výzkumným ústa-vem rostlinné výroby a který kladl důraz na aktualizaci scénářů pravděpodobného vývo-je klimatu na našem území a na návrhy rám-cových adaptačních opatření v nejrizikověj-ších sektorech našeho hospodářství. [4]

Vývoj teplotního a srážkového režimu v posledních padesáti letech

Teplota vzduchu a srážkové úhrny jsou dva základní indikátory regionálního klimatu a jeho změn. Posouzení jejich změn v posled-ních padesáti letech vychází z analýzy řad tzv. územních teplot vzduchu a srážkových úhrnů, které můžeme považovat za charak-teristické hodnoty, beroucí v úvahu výsledky měření z celé naší staniční sítě. [4]

Průměrná roční teplota vykazuje dost vý-razné změny (nejchladnější rok 1996: 6,3 °C,

nejteplejší 2000: 9,1 °C) s trendem nárůstu o téměř 0,3 °C za desetiletí. V tab. I je uveden roční chod teplot a jejich změna mezi obdo-bími 1961–1990 (standardní období dle kla-sifikace Světové meteorologické organizace) a 1991–2010, z něho je např. patrné, že v po-sledních dvou desetiletích došlo v porovná-ní se standardním obdobím ke zvýšení prů-měrné roční teploty o 0,8 °C. K výraznějším vzestupům teplot docházelo v teplé polovině roku a zároveň se zvyšovala i jejich extremita. Hodnoty v tab. II ukazují, že v posledních dvou desetiletích se zvýšil průměrný počet letních a tropických dnů i dnů s maximál-ní denní teplotou alespoň 35 °C (označeno TMA ≥35 °C). Na druhé straně se ale snížil průměrný počet mrazových, ledových a ark-tických dní, což je zcela v souladu s trendem nárůstu průměrných teplot. Jedním z pa-rametrů teploty je i její mezidenní proměn-livost, která vykazuje zřetelný roční chod s vyšší proměnlivostí v zimě a nižší v létě. Z porovnání obou uvedených období vyplý-vá, že v posledních dvou desetiletích se pro-měnlivost v zimě dále zvyšuje a naopak v létě dále snižuje.

Průběh průměrných ročních srážkových úhrnů charakterizuje jeho velmi vysoká pro-měnlivost (srážkově nejbohatším byl rok 2002: 855 mm, srážkově nejchudším hned následující rok 2003: 505 mm); celkově vy-kazují úhrny velmi mírně vzestupný trend (méně než 2 % za desetiletí). Podobně jako u teploty jsou v tab. I uvedeny i roční chody srážkových úhrnů a jejich změny. Z jejich po-rovnání ve sledovaných obdobích je patrné, že roční srážkový úhrn se v posledních dvou desetiletích zvýšil. Přestože hlavní rysy roč-

1961–19901991–2010změna mezi obdobími (°C)

1961–19901991–2010změna mezi obdobími (%)

tep

lota

sráž

ky

I

–2,7–1,71,1

4142+3

II

–1,1–0,50,7

3738+2

III

2,43,00,5

3951+31

IV

7,08,21,2

4640–13

V

11,913,21,4

7369–6

VI

15,016,31,3

8381–3

VII

16,518,21,6

7893+19

VIII

16,017,71,7

7880+2

IX

12,612,80,3

5259+14

X

8,07,90,0

4245+9

XI

2,93,20,2

4950+3

XII

–0,7–1,1–0,3

4648+4

rok

7,38,10,8

665696+5

letní dnytropické dnydny s TMA ≥ 35 °Cmrazové dnyledové dnyarktické dny

458

0,1112

301,1

5714

0,4106

280,6

5812

0,19520

0,1

7422

18217

0,1

9131

469

80,1

1961–1990 1991–2010 2010–2039 2040–2069 2070–2099měření model

Tab. I. Nahoře: Roční chod průměrných územních teplot (°C) a srážek (mm) a jejich změny (zaokrouhlené údaje).Tab. II. dole: Průměrné počty dní s mezními teplotami za rok.

Současný vývoj a pravděpodobný výhled

JaN PRetel

RNDr. Jan Pretel, CSc., (*1943) vystudoval MFF UK v Praze, v ÚFA ČSAV, kde působil do roku 1991, získal titul CSc. Po kratším působení na MŽP pracuje od roku 1993 v ČHMÚ, kde do roku 2011 vedl oddělení klimatické změny a byl koordinátorem projektu VaV SP/1a6/108/07. V letech 1996–2009 zastupoval ČR v Mezivládním panelu OSN ke klimatické změně IPCC (1997–2002 byl členem výboru) a v letech 1991–2006 byl členem vyjednávacích týmů k Rámcové úmluvě OSN ke změně klimatu. V současné době je vědeckým tajemníkem ČHMÚ.

Změny klimatu v Česku

kliMatologie




Český úřad zeměměřičský a karto-gra fický (ČÚZK) v několika stále detailnějších etapách provádí di-gitální mapování povrchu České republiky pomocí laserového ske-nování povrchu (lidar, Vesmír 90, 34, 2011/1). Jedna z verzí s nižším rozlišením je (zatím?) volně pří-stupná na informačním geoportá-lu ČÚZK jako jedna z vrstev kata-strálních map, zatímco pokročilejší verze jsou komerční. Nicméně i ta-to jednoduchá verze otevírá netu-šený svět. Na snímcích je vidět pů-vodní parcelování krajiny, dají se dohledat staré cesty, zbytky země-dělských teras i dosud málo známé partie pravěkých hradišť.

Neobyčejný je zejména pohled na říční nivy, kde rozeznáme několik generací meandrujících toků, které

jsou za normálních okolností téměř „neviditelné“. Tyto nízké sníženiny však bývají za povodní zaplavovány a voda se v nich drží – jak ukázala te-rénní pozorování v minulých letech

– dva až tři měsíce. Na polích se pak projevují jako pruhy shnilého obilí. Mnohem dramatičtější situace mů-že nastat, pokud je v bývalém kory-tu postaven dům a majitel neví o tom, že stavěl uprostřed dávné řeky, která bude mít za zvýšeného stavu vody tendenci vrátit se na stará místa.

Z ryze praktického hlediska tak di-gitální snímkování povrchu pomá-há vyhnout se chybám při plánování sídla a obecně při tvorbě územních plánů. Z vědeckého hlediska se na-bízí bezpočet aplikací – například mezolitické osídlení středního Polabí je vázáno na vyvýšená místa v okolí

opuštěných říčních ramen. Velmi dobře jsou patrné např. vulkanické žíly pronikající křídovými pískov-ci a metoda pomáhá i při hledání nedávno aktivních zlomů v okolí jaderných elektráren. Donedávna platilo, že při hodnocení tvarů zemského povrchu nejvíc vidí lid-ské oko. Nová metodika laserové-ho skenování však jasně postihu-je i útvary, které oko není schopné postřehnout. Václav Cílek

digitální model soutokové oblasti v okolí Mělníka, který na obrázku vystupuje jako příkrý vrch vpravo nahoře. V samotné nivě vidíme několik generací meandrů, o jejichž mladém věku svědčí pozice na úrovni nivy i ostré tvary. Mohutná opuštěná říční koryta, jejichž modelace je ohlazena erozí, vystupují hlavně v centrální části snímku. Podobná říční krajina je zachycena na mapách vojenského mapování, ale i na vedutách a archivních materiálech. u nás byly skvělým příkladem města obklopeného kilometrovým pásmem ramen a opuštěných meandrů např. Pardubice. Ještě o řád výš se dostáváme na dunaji, kde v okolí Vídně bylo pásmo říční krajiny široké až 10 km (podklad ke snímku ČÚZk, upraveno).

využití dálkového snímkování České republiky při protipovodňové ochraně

ního chodu zůstávají zachovány (maximum srážek v létě, minimum v zimě), dochází v posledních dvou desetiletích k jisté redis-tribuci měsíčních srážkových úhrnů. Zřetel-nější jsou změny v teplé polovině roku, kdy jsou ale poklesy úhrnů v období od dubna do

června do značné míry kompenzovány jejich nárůsty v červenci až září.

Přestože ve změnách počtu dnů s limitními srážkovými úhrny nebyly na vybraných sta-nicích zjištěny žádné statisticky významné rozdíly, mezidenní proměnlivost úhrnů vy-




kazuje ještě výraznější roční chod než u tep-loty a zvyšuje se v teplé a snižuje v chladné polovině roku. Příčinou je jak častější výskyt letních srážek s extrémnějšími úhrny (příva-lové srážky), po nichž se může vyskytnout období bezesrážkové, tak i celkový pokles srážek na jaře. Tyto změny jsou ještě podtrže-ny prostorovou proměnlivostí srážek i jejími změnami, které jsou v porovnání s teplotou až trojnásobně vyšší a kulminují v období od června do srpna.

Tvorba regionálního scénáře klimatické změny

Scénáře klimatické změny pro území Česka jsou tvořeny výstupy regionálního klimatic-kého modelu ALADIN-CLIMATE/CZ, kte-rý byl vytvořen v Českém hydrometeoro-logickém ústavu. V současné době pracuje v horizontálním rozlišení 25 km a zahrnuje ob-dobí 1961–2100. Okrajové podmínky pro ten-to model vycházejí z globálního klimatického modelu MeteoFrance ARPÉGE-CLIMATE (tzv. řídicího modelu) [1]. Jeho základními prv-ky jsou průměrné denní hodnoty teploty vzdu-chu a srážek. Pro modelové odhady budoucích změn byl pro krátkodobý výhled (2010–2039) použit emisní scénář A1B, pro střednědobé (2040–2069) a dlouhodobé (2070–2099) výhle-dy rovněž scénáře B1 a A2 [3].1

Model byl nejprve validován na datech z referenčního období 1961–1990 a následně v rámci tzv. postprocesingu byly jeho výstu-py korigovány pomocí statistických korektiv-ních funkcí. V postprocesingu byla použita kvantilová metoda, kdy pro každý klima-

tický prvek, den a gridový bod byly zkon-struovány kvantilové funkce měřených a si-mulovaných hodnot v referenčním období. Porovnáním hodnot odpovídajících si kvan-tilů pak byly vypočteny korekce, které byly následně aplikovány na výstupy modelových odhadů pravděpodobného vývoje budoucí-ho klimatu na našem území.

Modelový odhad budoucího vývoje klimatu

Jedním z výstupů použitého modelu ALA-DIN-CLIMATE/CZ byly simulace změn prů-měrných sezonních teplot (obr. 2) a sráž ko-vých úhrnů pro tři uvedená časová období vůči referenčnímu období; hodnoty v tab. III představují průměry ze všech gridových bodů na našem území.

V krátkodobém výhledu by se měla prů-měrná roční teplota zvýšit přibližně o 1,1 °C bez výraznějších sezonních změn. Se změnou teploty se změní i některé související teplot-ní charakteristiky, jež mají vztah k teplotní extremitě. V letním období tak lze očekávat mírný nárůst četnosti výskytu letních a tro-

jaroléto

podzimzimarok

jaroléto

podzimzimarok

1,21,11,21,11,1

+12+3+8–84

2,62,71,91,82,2

0–1

+18–92

3,54,02,82,83,3

+10–12+12

–42

tep

lota

sráž

ky

2010–2039 2040–2069 2070–2099

Tab III. Modelový odhad průměrných změn teploty (°C) a srážek (%) pro tři časové horizonty vůči referenčnímu období 1961–1990.

1) Čtyři základní emisní scénáře A1, A2, B1 a B2 byly vytvořeny v rámci Mezivládního panelu ke klimatické změně OSN v roce 2000 a popisují možný vývoj globálních emisí skleníkových plynů do konce 21. století. V současnosti jsou používány jako standardy, aby mohly být jednotlivé modely vzájemně porovnávány. Jedním z hlavních předpokladů scénáře A1B (podskupina scénáře A1) je umírněný populační nárůst a vyvážené využívání všech zdrojů energie, scénář B1 předpokládá zrychlující globalizaci a rychlý rozvoj nových technologií a scénář A2 např. silný populační nárůst a přetrvávající ekonomické rozdíly mezi jednotlivými částmi světa. Z hlediska vývoje světových emisí proto scénář B1 předpokládá mírný emisní nárůst, zatímco scénář A2 naopak velmi výrazný nárůst; scénář A1B leží z hlediska nárůstu emisí někde mezi oběma těmito scénáři.

1. Při povodni r. 2002 začal pod mostem v Terezíně vznikat štěrkový ostrov, který každá nová velká voda dotváří. Snímek © Václav Cílek.




storová proměnlivost změn. Je tudíž dost pravděpodobné, že případný klimatický sig-nál může být v tomto období překryt proje-vy meziročních fluktuací srážkových úhrnů, které jsou, jak jsme již ukázali, velmi výrazné.

Ve střednědobém výhledu lze očekávat již zřetelnější nárůst průměrné roční teploty (o 2,2 °C) s vyšším nárůstem na jaře a v létě (2,3–3,2 °C), nižším na podzim (1,7–2,1 °C) a v zimě (1,5–2,0 °C). Předpokládat lze ta-ké poklesy zimních (v horských oblastech až o 20 %) a letních srážek a naopak jejich navý-šení na podzim. Pro následné modelové ob-dobí by měl dále pokračovat teplotní nárůst až na hodnotu přibližně 3,3 °C (nejvíce v létě, nejméně na podzim a v zimě) a pokračovat úbytek ročních srážkových úhrnů přibližně na úroveň referenčního období. Rozpětí si-mulovaných hodnot v jednotlivých gridových bodech se v porovnání se střednědobým vý-hledem podle očekávání zvyšují, např. pro let-ní období je rozpětí 3,5–4,7 °C ap. Z tab. II je patrné, že i nadále je třeba počítat s pokraču-jícím nárůstem četnosti výskytu velmi teplých letních dní a naopak s poklesem četnosti výskytu velmi chladných zimních dní.

S ohledem na požadavky uživatelů výstupů z oblasti vodohospodářství a zemědělství byly do simulací také zařazeny hodnoty globální-ho záření, rychlosti větru a relativní vlhkosti vzduchu. Simulace ukázaly, že v krátkodobém výhledu lze předpokládané změny všech tří veličin považovat za zanedbatelné a statisticky nevýznamné. Ve střednědobém výhledu by se měly mírně zvyšovat hodnoty globálního slunečního záření a v důsledku zvyšování teploty by se měla snižovat i relativní vlhkost vzduchu. Tento trend bude pravděpodobně dále zesilovat, a tak v dlouhodobém výhledu lze tyto změny považovat již za významné. Poklesy letních srážek, nárůsty letních teplot spolu s poklesy relativní vlhkosti a vyššími hodnotami globálního slunečního záření lze považovat za hlavní příčiny zvyšování výparu a celkově zvyšujícího se rizika sucha (obr. 3).

Věrohodnost modelových odhadů

Nejistoty modelových simulací obecně spočí-vají v nejistotáchl použitých emisních scénářů, l řídicího globálního klimatického modelu a l vnořeného regionálního klimatického mo-delu.

Naše simulace byly prováděny pro emisní scénář A1B, který je považován za jeden ze středních scénářů, přičemž pro simulace krát-kodobého a do značné míry i střednědobého výhledu se rozdíly mezi různými scénáři pří-liš neprojevují. Závislost na emisním scénáři je patrná až v dlouhodobém výhledu, a to jen ve změnách teploty (u změn srážek patrnější závislost není). Rozptyl simulovaných změn mezi jednotlivými regionálními modely (po-dobně i mezi globálními modely) se s časem zvyšuje. Ukazuje se rovněž, že globální mode-ly zpravidla do scénářů vnášejí větší nejistotu než navazující modely regionální.

Schopnost použitého modelu ALA-DIN-CLIMATE/CZ zachytit základní ry-

PRodlužoVáNí VEgETAČNíHo A bEZESRážkoVéHo období Vegetační období je období, v němž jsou příznivé podmínky pro růst a vývoj rostlin a zpravidla je vymezené průměrnými daty nástupu a ukončení určité průměrné denní teploty vzduchu.

Hlavní vegetační období je vymezené nástupem a ukončením průměrné denní teploty alespoň 10 °C. Trvalý výskyt teplot vzduchu vyšších než tato hodnota byl v rámci projektu ztotožněn s prvním dnem období s průměrnou denní teplotou vzduchu alespoň 10 °C, které trvalo minimálně šest po sobě následujících dnů, a končí dnem, kdy průměrná denní teplota vzduchu klesla pod 10 °C v minimálně šesti po sobě následujících dnech. V průměrných hodnotách pro celou Českou republiku lze podle modelových simulací např. očekávat posun začátku hlavního vegetačního z 2. května v referenčním období na 4. dubna v závěru století a posun jeho konce z 2. na 15. října (větší změnu lze očekávat u doby začátku). Postupné prodlužování délky vegetačního období je patrné i v jednotlivých výškových pásmech.

Bezesrážkové období bylo v rámci projektu určeno jako minimálně pět po sobě jdoucích dnů, kdy nebyla naměřena žádná srážka. Modelové simulace ukazují na postupný nárůst průměrné délky bezesrážkového období ve všech výškových pásmech. Z hlediska praktického využití výsledků může být zajímavé, že k největšímu riziku výskytu bezesrážkových období bude docházet v druhé polovině léta.

krajehranice ČR

°C < 55–66–77–88–99–1010–11>11

1961–1990 2040–2069

2010–2039 2070–2099

krajehranice ČR

poč

et d

ní < 6060–7070–8080–9090–100100–110110–120120–130>130

1961–1990 2040–2069

2010–2039 2070–2099

3. očekávaný vývoj dlouhodobých průměrů počtu dnů bezesrážkového období v ČR.

pických dní, v zimě naopak pokles četnos-ti výskytu mrazových, ledových i arktických dní (tab. II). Celkové roční srážkové úhrny signalizují mírné navýšení o necelá 4 %, ale daleko podstatnější je sezonní redistribuce srážkového režimu (zimní poklesy, nárůsty na jaře a na podzim). Kromě toho, že simu-lace s pozorovaným vývojem srážek v uply-nulém padesátiletí příliš nekorespondují (viz tab. I), je zároveň patrná i dost výrazná pro-

2. očekávaný vývoj průměrné roční teploty vzduchu v ČR.

Tento článek vyšel s podporou ČHMÚ




sy regio nálního klimatu byla porovnána s úspěšnostmi jiných podobných modelů na základě testových simulací pro referenční ob-dobí 1961–1990 (testové simulace byly prová-děny v rámci projektu EU s názvem ENSEM-BLES [2]). Je třeba konstatovat, že ve většině hodnocených charakteristik se námi použitý model umístil v první polovině skupiny porov-návaných modelů. V krátkodobém výhledu se jeho výsledky od ostatních modelů příliš ne-liší, ve střednědobém a dlouhodobém výhle-du jsou zejména v zimním období odchylky větší a dávají systematicky nižší vzestup tep-lot a spíše pokles srážek. Příčinou může být vyšší simulovaná středoevropská anticyklona-lita v zimním období, což je ale mimochodem stav, který se v posledních dvou třech letech dost významně podepsal na charakteru stře-doevropského zimního počasí.

K čemu může simulovaný výhled klimatu u nás vést?

Simulace i s nimi spojené nejistoty naznačují, že ani v budoucnu nelze pokračování součas-ných trendů vyloučit a že je třeba se jimi se-riózně zabývat. Určitě nejvýrazněji se změny dotknou hydrologického režimu a návazně pak vodního hospodářství, zemědělství a les-nictví. Existuje určitě celá řada dalších rizik spojených se zvyšující se extremitou poča-sí (např. zdraví obyvatelstva, cestovní ruch, doprava, průmysl a energetika, územní roz-voj aj.). Nicméně s ohledem na krátkodobý či střednědobý výhled půjde velmi pravděpo-dobně o menší rizika a případné důsledky se budou projevovat spíše nárazově než syste-maticky.

Ve vodním hospodářství je třeba počítat s potížemi v obou extrémech hydrologické-ho režimu, tj. jak v obdobích meteorologic-kého či hydrologického sucha, tak i při vý-skytu povodňových situací. Oba extrémy mohou významně poškozovat krajinné eko-systémy a dominantním úkolem budoucnos-ti bude vytvořit podmínky k tomu, aby se v krajině podařilo co nejvíce vody udržet. Je velmi pravděpodobné, že rizika sucha budou o dost vyšší než rizika povodní a záplav jako přímého následku předpokládaného zvýšení četnosti a intenzity přívalových srážek.

V zemědělství se změny zcela určitě proje-ví na výnosech plodin a půjde převážně o dů-sledky vlivů zvýšeného výskytu extrémních počasových jevů. Často nepůjde jen o přímý vliv klimatu na plodiny, ale také o ovlivnění celkových pěstebních podmínek (např. zvýše-ný výskyt chorob a škůdců). V podstatě jedi-ným zdrojem vody pro zemědělství jsou sráž-ky, a proto zejména jejich očekávanou sezonní redistribuci, stejně jako zvyšující se časovou a prostorou proměnlivost je třeba vnímat co-by velmi významné překážky. Hlavní obavy by měly být zejména z očekávaného nárůstu délky bezesrážkových období (v dlouhodo-bém výhledu až o téměř 20 %), zejména v let-ních, popřípadě i jarních měsících.

V lesním hospodářství existuje významná pravděpodobnost narušení stávajících les-ních ekosystémů s převahou smrku. Zásad-

ní význam budou mít abiotické (sucho, letní přísušky, vysoká teplota a její extrémní výky-vy ap.) i biotické iniciační stresory (např. sa-vý a listožravý hmyz).

Existují možnosti změnu ovlivňovat?

Je mimo veškerou pochybnost, že ke změnám ve vývoji globálního i regionálního klimatu dochází a jinak tomu nebude ani v příštích desetiletích. Lze tedy alespoň ty nejvýznam-nější změny ovlivňovat? Vyjdeme-li z pod-staty problému a spokojíme-li se s „pouhým“ zmírňováním následků, pak bude odpověď kladná. Pokud však má někdo představu, že lze celý proces změn zastavit a klimatický systém vrátit do stavu, ve kterém byl třeba v polovině 19. století, pak bude odpověď s ve-likou jistotou záporná! Bohužel, ne každý si to zatím uvědomuje…

Uvážlivá snaha o snižování emisí skleníko-vých plynů je určitě na místě, ale snaha o pro-myšlené omezování většinou negativních do-padů změn musí sehrávat stále významnější úlohu. Omezíme-li produkci látek zesilujících přirozený skleníkový efekt, průměrná teplota troposféry se určitě sníží – kdy a o kolik, to stále vytváří široký prostor ke spekulacím – tyto látky jsou totiž schopny působit v atmo-sféře desítky a některé až tisíce let.

Pokud však budeme schopni podstatu a míru rizik důsledků změn alespoň s uspo-kojivou jistotou lokalizovat a předjímat, pak se lze změnám aktivně přizpůsobovat. To je podstata adaptačních opatření, která je třeba postupně přesouvat z polohy reaktivní (likvi-dace následků) do polohy proaktivní (předjí-mání následků), což bude ve většině případů přístupem ekonomicky přijatelnějším.

V posledních letech řada států poněkud ustupuje od ochoty skutečně se na snižování emisí skleníkových plynů prakticky podílet. Emisní produkce „ochotných států“ na celo-světových hodnotách se dnes snížila již na méně než 15 %, přičemž v době vstupu Kjót-ského protokolu v platnost před osmi lety by-la kolem 30 %. I to je důvod, abychom se dost oprávněně domnívali, že cesta přes adaptač-ní opatření bude i cestou efektivnější a hlav-ně kratší! Ö

[1] Farda A., Déué M., Somot S., Horányi A., Spiridonov V., Tóth H.: Model ALADIN as regional climate model for Central and Eastern Europe. Studia Geophysica et Geodaetica 54, 313–332, 2010.

[2] Kalvová J., Holtanová E., Mikšovský J., Motl M., Pišoft P. a kol.: Výběr globálních klimatických modelů pro posouzení neurčitostí odhadů budoucích změn klimatu v oblasti ČR. Meteorologické zprávy 62, 97–106, 2009.

[3] Nakicenovic N., Swart R. (eds.): IPCC Special Report on Emission Scenarios, Cambridge University Press, U.K., 2000.

[4] Pretel J. a kol.: Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření. Technické shrnutí výsledků projektu VaV (MŽP, SP/1a6/108/07, 2007–2011), 67 stran, ČHMÚ, Praha 2011.

4. lesní cesty se stále častěji za deštů mění v nová řečiště. Snímek © Václav Cílek.

K dalšímu čtení




Kvalita potravin a lidské zdraví se stále dr-ží v popředí zájmu jak veřejnosti, tak vědec-ké obce. Aby potraviny vydržely déle čerstvé, přidávají se do mnohých z nich antioxidanty. To jsou látky schopné omezit oxidační pro-cesy, a tím i degradaci potravin. Nynější po-travinářský průmysl používá i antioxidanty, které mohou mít nežádoucí vedlejší účinky. Jako příklady můžeme uvést butylhydroxy-toluen (E321), butylhydroxyanisol (E320) či terciální butylhydrochinon (E319). V po-travinách lze hojně najít i látky rostlinného původu, jež se vyznačují antioxidační akti-vitou, byť jsou některé z nich primárně po-užívány jako barviva. Z této množiny mů-žeme namátkou jmenovat kurkumin (E100) z kurkumy dlouhé (Curcuma longa) či bixin (E160b) z oreláníku barvířského (Bixa orella-na). Právě rostliny a jejich sekundární meta-bolity (vitaminy, fenolické látky, karotenoidy ad.) jsou zkoumány pro antioxidační aktivi-tu, tedy schopnost vázat volné radikály. Ně-které z nich by mohly být použity v potra-vinářském průmyslu jako náhrada za látky s potenciálně negativním dopadem na lidské

zdraví. Zejména ovocné druhy jsou bohatým zdrojem přírodních látek s antioxidačním potenciálem. Jejich konzumace navíc při-spívá k prevenci některých onemocnění, ja-ko jsou diabetes, infarkt myokardu nebo ně-které druhy rakovin a zánětů.

Jedním z celosvětově dosud opomíjených ovocných druhů je tropický keř Myrciaria dubia, v Peru zvaný camu camu, patřící do čeledi myrtovité (Myrtaceae). Z této čeledi je mj. známý ovocný strom kvajava hruško-vá (Psi dium guajava), ale hlavně zdroj nové-ho koření pimentovník pravý (Pimenta dioica) či hřebíčkovec vonný (Syzygium aromaticum). Domovem camu camu jsou tropické nížinné deštné lesy Amazonie, především periodic-ky zaplavované lokality v okolí vodních toků. Keř sám o sobě není nijak nápadný, až na své tmavě fialové, skoro černé bobule o průměru 1–3,5 cm, kterým předcházejí sladce vonící bí-lé květy. Pro plnohodnotnou sklizeň vyžadu-je nezastíněné stanoviště, a je tak vhodným kandidátem pro pěstování na plantážích. Ovoce se kvůli své kyselosti a trpkosti ne-konzumuje přímo, ale vyrábí se z něj lahod-

Lukáš Huml, Jan Tauchen viz Vesmír 92, 562, 2013/10.

Myrciaria dubia, lukáš HumlJaN taucHeN

palmy a dřevinyamazonie

2

etnoBotanika

amazonský bojovník s oxidačními procesy




Akter M. S., Oh S., Eun J.-B., Ahmed M.: Nutritional compositions and health promoting phytochemicals of camu-camu (Myrciaria dubia) fruit: A review. Food Research International 44 (7), 1728–1732, 2011.

Brewer M. S.: Natural Antioxidants: Sources, Compounds, Mechanisms of Action, and Potential Applications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 10 (4), 221–247, 2011.

De Souza Schmidt Gonçalves A. E., Lajolo F. M., Genovese M. I.: Chemi-cal composition and antioxidant/antidiabetic potential of brazilian native fruits and commercial frozen pulps. Journal of Agricultural and Food Che-mistry 58 (8), 4666–4674, 2010.

Kaneshima T., Myoda T., Toeda K., Fujimori T., Nishizawa M.: Antioxidative constituents in camu-camu fruit juice residue. Food Science and Technology Research 19 (2), 223–228, 2013.

Rufino M. S. M., Alves R. E., Brito E. S., Perez-Jimenez J., Saura-Calixto F., & Mancini-Filho J.: Bioactive compounds and antioxidant capacities of 18 nontraditional tropical fruits from Brazil. Food Chemistry 121 (4), 996–1002, 2010.

Myrciaria dubia: Na protější straně květy, nahoře plody na rostlině a na trhu, dole celkový habitus. Fotografováno v Campo Verde v Peru, jen tržnice je z města Pucallpa. Snímky habitu a květů © lukáš Huml, snímky plodů a tržnice © ludvík bortl.

ný nápoj. Ten je označován jako refresco de ca-mu camu a lidé ho po právu považují za jeden z vrcholů amazonské gastronomie. Jeho kon-centrát se získává macerací rozmačkaných plodů ve vodě, kdy slupka propůjčuje nápo-ji charakteristickou růžovočervenou barvu a trpkost, zatímco dužina je zodpovědná za kyselost a ostatní chuťové vlastnosti. Získa-ný produkt se ředí vodou a doslazuje cukrem z cukrové třtiny (Saccharum officinarum).

Velmi zajímavě však camu camu vypadá, i když se podíváme na chemické složení. Bo-bule obsahují opravdu vysoké množství ky-seliny L-askorbové (vitaminu C), některé studie uvádějí až 2280 mg ve 100 g ovo-ce. Jen pro srovnání – mezi šampiony v ob-sahu vitaminu C patří například plody tro-pického stromku acerola (Malpighia glabra) s obsahem 1357 mg ve 100 g ovoce. Nám zná-mý citron (Citrus limon) má pouhých 53 mg ve 100 g plodu. Vitamin C však není jedinou významnou látkou obsaženou v camu camu. Plod je neobyčejně bohatý na fenolické lát-ky (např. kyselinu ellagovou, kyanidin-3-gly-kosid, kvercetin) a karotenoidy (např. lutein, β-karoten, luteoxanthin).

Studií týkajících se antioxidační aktivity ca mu camu je prozatím poskrovnu, avšak všechny se shodují na mimořádné antioxidač-ní schopnosti ovoce. Z tohoto pohledu je nej-hojněji zastoupena kyselina ellagová, a právě té se nejvíce přisuzuje antioxidační potenciál. Navíc je tato látka schopna inhibovat enzym aldózoreduktázu, což se spojuje se snížením komplikací při diabetes mellitus.

Camu camu se bohužel zatím pěstuje jen lo-kálně. Plody, jako většina tropických, podlé-hají rychlé degradaci, a proto se čerstvé ovoce z Amazonie prakticky nevyváží. Avšak zamra-žená dužina si začíná pomalu hledat místo na světovém trhu. Třeba se s ní časem setkáme i na stolech evropských domácností. Ö

K dalšímu čtení




Úžas, obdiv a okouzlení novou technikou se už v 21. století příliš nevyskytuje. Novinky se hrnou stále rychlejším tempem. Ze všech stran nás obklopují různé „chytré mašinky“, útočí na naši pozornost a kradou nám čas. Proto k nim mnohdy zaujímáme skepticky opatrný až obranný postoj. Často už ani ne-vnímáme, jaké novinky se zase objevily. Zá-sadních trendů si ale nemůžeme nevšimnout. Snad každý například pocítil, že v posledním desetiletí došlo k zásadní změně telefonie a ta spolu s dostupností internetu rozvrátila staré formy komunikace. Kdy naposledy jste dosta-li nebo poslali dlouhý ručně psaný dopis?

Podobně zásadní změna se vloudila i do techniky osvětlování. Ano, většinu lidí v té-to souvislosti napadne, jak nám ti zlovolní úředníci z Bruselu postupně zakazují staré

dobré žárovky a místo toho nám vnucují dra-hé úsporky, co většinou nevydrží po dekla-rovanou dobu životnosti… a teď si vymysleli ty ještě mnohem dražší LED žárovky. Jistě-že zákazy (byť se třeba označují jako „směr-nice“) nenavozují dobrý vztah k novému

JaN ValeNtaIVaN PelaNt

Doba lEDováaneb Jak svítivé diody za padesát let dozrály k zásadní změně osvětlovací techniky

optika

1) I. Pelant a J. Valenta: Luminiscenční spektroskopie I., Academia, Praha 2006.

Doc. RNDr. Jan Valenta, PhD., (*1965) vystudoval Matematicko-fyzikálni fakultu UK v Praze, kde se nyní zabývá optickými vlast-nostmi nanostruktur, spektroskopií jednotlivých molekul a polovo-dičových nanokrystalů a mj. také vývojem tandemových solárních článků. Je spoluautorem (s prof. Ivanem Pelantem) monografie Luminiscenční spektroskopie.

Prof. RNDr. Ivan Pelant, DrSc., (*1944) vystudoval fyziku pevných látek na Matematicko-fyzikální fakultě UK v Praze. Ve Fyzikálním ústavu AV ČR, v. v. i., v Praze se věnuje studiu fotoelektrických, vlnovodných a nelineárně optických vlastností polovodičů, přede-vším nanokrystalických forem křemíku.

Tisíc vynálezů udělalo krachhvězdy nevyšinuly se z věčných drahpohleďte jak tisíc lidí klidně žijene to není práce ani energieje to dobrodružství jako na mořiuzamykati se v laboratoři

Vítězslav Nezval: Edison, Praha 1928




svítidlu. Můžeme proti tomu bojovat, nakou-pit zásoby žárovek na celý život nebo ozna-čit žárovky jako „tepelný zdroj“ a dovézt je z Číny… Můžeme s tím nesouhlasit, brblat a trucovat… ale to je tak všechno, co s tím můžeme dělat. Revoluce v osvětlování je tu!

Princip LED svítidel

Svítivá dioda neboli LEDka (zkratka z anglic-kého označení Light-Emitting Diode) je ma-linká polovodičová součástka obvykle s plo-chou maximálně pár milimetrů čtverečních (a klasicky zalitá v plastovém pouzdře se dvě-ma „nožičkami“). Nebudeme se zde podrob-ně zabývat jejími fyzikálními principy (je-jich vysvětlení lze nalézt i ve středoškolských učebnicích fyziky). Pro další čtení postačí vě-dět, že polovodičová dioda – i ta svítivá – je založena na „spojení“ dvou typů polovodičů, z nichž jeden má přebytek kladných a druhý záporných nábojů, které se získají zavedením vhodných příměsí do polovodičového krys-talu. Tomu se říká polovodič p-typu a n-typu a jejich spojení vytváří p-n přechod. Připo-jením stejnosměrného proudu na součástku dochází v oblasti přechodu k „zářivé rekom-binaci“ kladných a záporných nábojů a vzni-kají fotony světla. Tomuto jevu se říká in-jekční elektroluminiscence a barva vyzářeného světla je dána složením použitého polovodi-če (tím, jakou má šířku tzv. pásu zakázaných energií) a je poměrně „monochromatická“.

Pokud chceme získat z LEDek bílé světlo se širokým spektrem vhodným k běžnému osvětlování, máme v zásadě dvě možnosti: 1. Seskupíme dohromady LEDky různých barev (nejčastěji červenou, zelenou a mod-rou – RGB – red, green, blue) nebo 2. přeměníme část fotonů z modré diody na fotony delších vlnových délek (žluté, oranžo-vé nebo červené) pomocí luminoforů, a tím pokryjeme dostatečnou část viditelného spektra. Tato druhá možnost tedy využívá jev fotoluminiscence (luminiscence vyvolaná pohlcením světla) podobně jako v zářivkách, kde se přeměňuje ultrafialové a modré světlo z výboje v parách rtuti luminiscencí lumino-foru naneseného na vnitřní straně baňky.

Zkrátka LEDky jsou založeny na jevech elektroluminiscence a fotoluminiscence. Při-pomeňme, že luminiscence (ve starší české li-teratuře označovaná jako „světélkování“) se definuje jako „nerovnovážné záření, vysílané tě-lesem navíc oproti rovnovážnému tepelnému záření (popsanému Planckovým zákonem)“.1 Z toho jasně plyne, že podmínkou luminiscen-ce je uvedení látky do nerovnovážného stavu –

2. Nahoře: Výstavka lumidek v jednom nejmenovaném obchodě (prosinec 2012).3. uprostřed: dvě „retrofit“ lumidky s běžnými závity E27 a E14 (viz rámeček na následující straně).4. dole: Reklamní lEd displej je vidět i za denního světla.

1. Na protější straně: Strop letounu boeing 777 simulující oblohu – v době spánku ukazuje hvězdné nebe, pak začne postupně svítat. Všechny snímky © Jan Valenta, neníli uvedeno jinak.

1 1




o nízkém tlaku, zabraňujícím shoření vlákna i přílišnému zahřátí baňky.

Stručná historie svítivých diod

Celá historie elektrického osvětlení (podobně jako u jiných oborů techniky) je fascinujícím příběhem vědeckého, technického a podnika-telského úsilí. Ponechme stranou již vícekrát popsané příběhy obloukovky, žárovky, zářiv-ky – Edisona, Křižíka, Jabločkova a dalších – a soustřeďme se pouze na lumidky (viz text v rámečku).

Vznik prvních svítivých diod je spojen s ob-rovským rozvojem polovodičového výzkumu v padesátých letech 20. století po objevu tran-zistoru (1947) a poněkud překvapivě také s vy-nálezem laseru.2 Prvními podrobně zkouma-nými polovodiči byly germanium a křemík, z nichž byly vyráběny první součástky – tran-zistory a diody. Hledaly se však i jiné polo-vodičové materiály, které by lépe vyhovovaly pro určité aplikace, a mezi nimi byl asi nejvý-znamnější arsenid gallitý (GaAs). Ke vzniku prvních LEDek pak pomohla i náhoda, která ovšem přeje připraveným. Těmi byli Robert H. Rediker a kolegové v Lincolnově laborato-ři na MIT (Massachusetts Institute of Tech-nology), kteří začali zkoumat GaAs s cílem vyrobit diody s velmi rychlým spínáním, což se posléze podařilo. Nicméně pro pochopení jistých rozdílů mezi vyrobenými diodami se vědci rozhodli využít měření elektroluminis-cence. Rediker popsal tento klíčový bod tak-to (volný překlad podle3): „Rozhodl jsem se, že bychom měli diagnostikovat naše dva typy GaAs diod pomocí luminiscence při teplotě 77 K [tep-lota kapalného dusíku]. [...] Našli jsme kolegu, který měl spektrometr, a když jsme pak měřili lu-miniscenci […], výstup z detektoru zcela zahltil zapisovač. Rozsah zapisovače musel být zvýšen nejméně o tři řády a štěrbiny spektrometru za-vřeny téměř na nulu, aby se signál zobrazil. Tak jsme objevili vysoce účinnou elektroluminiscenci […] a uvědomili jsme si, že by mělo být možné na tomto základě udělat laser... Práce pak byla pre-zentována na Solid-State Device Research Confe-rence v červnu 1962 […], odkud i další badatelé odjeli s přesvědčením, že polovodičový laser z Ga-As je možný. Tak byl odstartován laserový závod, ovšem my jsme o tom nevěděli, a tak jsme nepo-stupovali tak rychle, jak by bylo bývalo možné.“ Zde se nám tedy objevuje avizovaný laser. V té době byly lasery obrovským hitem – prv-

NáZVoSloVNý PRobléM žárovka je nádherné české slovo, které výborně vystihuje podstatu tohoto světelného zdroje. Problém ovšem nastává, když je spojíme se zkratkou lEd do pojmu „lEd žárovka“, jak se nyní zhusta stává (viz obr. 2). bohužel bude asi těžké tento oxymóron vykořenit. Jednak mají tato světla často tvar napodobující žárovku (obr. 3) a šroubují se do stejných závitů ve svítidlech (tzv. retrofit). kromě toho existuje tendence otrockých překladů z angličtiny, kde pojem „lEd bulb“ vystihuje vnější podobnost s žárovkou („bulb“ je v původním významu „baňka“, ale neříká nic o „žáru“). Někdy může být převzetí cizího pojmu lepší než nesmyslné české náhrady, nikoliv v tomto případě. Jazyk se ovšem vyvíjí nekontrolovatelně a často vítězí nějaké kuriózní pojmenování (třeba v případě termínu „úsporka“, který se vžil zřejmě jako zkratka „úsporné kompaktní zářivky“). Stálo by za to nalézt místo lEd žárovky nějaké pěkné české slovo. Snad bychom měli vyhlásit soutěž o nejhezčí návrh.

A dovolte nám přispět prvním návrhem. Vyjděme z toho, že hledané slovo musí být především pohodlné pro časté používání (když už ta světla budeme mít za chvíli všude). Vždyť pro většinu dřívějších zdrojů světla se používala krátká, snadno vyslovitelná pojmenování: svíčka, louč, petrolejka, žárovka, doutnavka, zářivka atd. Také většina z nich končí slabikou –ka. Jako nultý návrh můžeme vzít samotné slovo lEdka (může se psát i ledka; ani by nevadilo, že se jedná o zkratku a navíc anglickou – nakonec laser je také původně zkratka). ledovka by to být nemohla, ta už je obsazena. Pojem „ledka“ se celkem vžil pro označení jednotlivé součástky, ale nepostihuje fakt, že u osvětlovacích zdrojů je většinou součástí systému i luminofor – takže je to stejné, jako bychom zářivce říkali „rtuťová výbojka“.

Pokud budeme chtít hledaným názvem především vystihnout nejvlastnější podstatu světelného zdroje, kterou je elektro a fotoluminiscence, vnucuje se pojem lumidka. S malou nadějí, že by se snad tento (nebo lepší) termín ujal, necháváme na čtenáři, aby se sám pokusil něco vymyslet, nebo si jen trochu pohrál s naším krásným jazykem.

vybuzení (excitace), které může mít různý pů-vod: elektrický proud (elektroluminiscence), chemické reakce (chemiluminiscence a biolu-miniscence), pohlcení světla (fotoluminiscen-ce), tření (triboluminiscence), zvukové vlně-ní (sonoluminiscence) atd. Luminiscenci se také říká studené světlo, aby se zdůraznila zá-sadní odlišnost od záření tepelného, na kte-rém je založena žárovka – elektrickým prou-dem rozžhavený drátek (obvykle wolframový) skrytý v baňce s vakuem či inertním plynem

5. Vlevo: Profesor N. Holonyak, tvůrce první viditelné lEd a polovodičového laseru na bázi gaAsP. Snímek © E. Segrè, Visual Archives AIP. 6. Vpravo: Jedno z prvních významných použití červených lEd v displejích elektronických kalkulátorů (zde typ TI33, vyráběný firmou Texas Instruments v sedmdesátých letech 20. století).




ní laser (z krystalu rubínu Al2O3 : Cr3+, buze-ný bleskovou výbojkou) byl sestrojen v roce 1960 Theodorem H. Maimanem v Hugheso-vých výzkumných laboratořích. Jakmile se tedy objevila naděje na výrobu nového ty-pu laseru z polovodiče, rozběhl se „tajný“ závod, kdo to dokáže jako první. A závod to byl opravdu rychlý – ještě během listopa-du a prosince 1962 publikovaly čtyři nezávis-lé skupiny − dvě z General Electric (GE), po jedné z MIT a z International Business Ma-chines (IBM) − články o svých polovodičo-vých laserech! První z nich sice nebyly příliš praktické (pracovaly pouze za kryogenních teplot – v kapalném dusíku), ale ukazovaly cestu k miniaturním laserovým zdrojům, ne-srovnatelně menším a praktičtějším, než by-ly tehdy převládající plynové lasery (s trubi-cemi o délce desítek cm až jednotek metrů). V dalších letech šel pokrok polovodičových laserů ruku v ruce s rychlým pokrokem polo-vodičových technologií.

Diody emitující světlo tak vlastně vznik-ly jako vedlejší produkt snahy o polovodičo-vý laser. Zásadní přitom byl příspěvek Nicka Holonyaka (obr. 5) a jeho spolupracovníků v laboratořích GE, kteří nalezli technologii, jež prokazovala, že lze vyrobit dostatečně kvalitní směsný polovodič (čemuž předtím mnozí vědci nevěřili). Konkrétně šlo o sliti-nu GaAs a fosfidu gallitého (GaP), tedy Ga-As1–XPX (kde X je mezi 0 a 1), která umožnila posunout emisi GaAs z infračervené oblas-ti ke kratším vlnovým délkám a vyrobit prv-ní diody a polovodičové lasery emitující vidi-telné červené světlo – to vše také ještě v roce 1962. Firma GE však krátce nato vývoj sví-tivých diod neprozíravě ukončila (i když už nějakou dobu první svítivé diody a lasery prodávala) a Holonyak se vrátil na Illinois-kou univerzitu. Jím vyvinutou technologii uvedla do výroby jako první chemická fir-ma Monsanto. Do této firmy pak přišel v r. 1967 první Holonyakův doktorand George Craford, který zde o dva roky později uči-nil průlomový krok, když pomocí dopování dusíkem vyrobil první žlutou LEDku. LED-ky se začaly používat jako indikační světél-ka a známé sedmisegmentové alfanumerické displeje např. pro první kalkulačky – tím se zabývaly především firmy Hewlett-Packard a Texas Instruments (obr. 6). Telekomuni-kační firma AT&T je zase využívala pro indi-kaci v telefonních ústřednách a pro osvětlení tlačítek telefonů. V jejích Bellových laborato-řích také vyvinuli technologii pro výrobu ze-leně svítících LEDek z GaP s příměsí dusí-ku. Tak vznikly první tři typy slabě svítících LED – s barvou červenou, žlutou a zelenou, které se dlouho používaly téměř výhradně ja-ko indikační světélka.

Zásadní zlepšení účinnosti LED přineslo až využití heterostruktur, které navrhl v še-desátých letech Herbert Kroemer (spolu s Ž. Alfjorovem se roku 2000 podělil o No-belovu cenu za fyziku).4 V prodeji se ale ob-jevily superjasné červené a infračervené LED až v osmdesátých letech 20. století; zlepšení účinnosti LED jiných barev a především vý-

roba kvalitní modré LEDky se dlouho nedaři-ly. Přitom aplikační možnosti by byly obrov-ské – hlavně by se kombinací červených, zelených a modrých diod daly udělat první plnobarevné ploché displeje (tehdy existova-ly pouze „tlusté“ klasické obrazovky). Proto usilovalo o vývoj modré LED velké množství laboratoří, včetně nejvýznamnějších elektro-nických firem. Až nakonec v polovině deva-desátých let úkol fantasticky vyřešil dlouho osamoceně pracující inženýr Šuji Nakamura z maličké japonské firmy Nichia. A to je pří-běh, kterému stojí za to věnovat samostatnou kapitolku. Podrobně byla tato historie po-psána v knize amerického novináře B. John-stona5 (o vývoji modré LED a laseru jsme již krátce referovali v roce 19976).

Jak osamělý inženýr vyřešil problém modré LEDky – příběh Šujiho Nakamury

Na úvod je třeba říci, že dlouho nebylo jasné, jaký polovodičový materiál je nejvhodnější jako základ pro modře emitující diody. Na-konec paradoxně zvítězil už první zkoušený materiál – nitrid gallitý GaN, ale až téměř po čtvrt století. Vývojem GaN krystalů se začali v roce 1968 zabývat výzkumníci v RCA (Ra-dio Corporation of America) v laboratořích

hνhν

kovový kontakt

kovový kontakt

poloprůhlednáelektroda

p-typ GaNGalnN

n-typ GaN

smáčecívrstvy GaN substrát Al2O3

9. Schéma struktury prvních Nakamurových superjasných modrých lEd součástek s dvojitou heterostrukturou (podle S. Nakamura et al. Appl. Phys. Lett. 64, 1687, 1994).

7. Zadní světlo elektromobilu Tesla – lEd diody otvírají nové možnosti designérům automobilů.

2) J. Valenta: Křemíkový laser nebo laser na křemíku, Čs. časopis pro fyziku 60, 308–315, 4–5/2010.

3) R. H. Rediker, IEEE J. Sel. Top. in Quant. Electr. 6, 1355, 2000.

4) E. Hulicius a B. Velický: Heterostruktury, které slouží všem, Vesmír 82, 32, 2001/1.

5) B. Johnstone: Brilliant! Shuji Nakamura and the Revolution in Lighting Technology, Prometheus Books, Amherst, NY 2007. Zde je nutné poznamenat, že existují různé pohledy na historii modré LED. V některých pramenech, zejména těch, které vycházejí z oficiálních informací firmy Nichia, je role Š. Nakamury velmi potlačena (http://www.nichia.co.jp/en/).

6) J. Valenta: Modrá záře nad GaN, Vesmír 78, 309, 1997/6.

8. Na snímku šuji Nakamura a Nobuo ogawa, zakladatel firmy Nichia v květnu 1995 (z knihy b. Johnstone: Brilliant).



http://www.nichia.co.jp/en/

http://www.nichia.co.jp/en/


vala na vítězný materiál, tedy GaN, a stala se jednou z největších firem v oboru).

Vraťme se však k Šujimu Nakamurovi (nar. 1954), pozdějšímu vítězi „honby za modrou ledkou“. Po studiu elektroinženýrství na re-gionální univerzitě v Tukušimě (na ostrově Ši-koku) nastoupil roku 1979 do nedaleké malé firmy Nichia Chemicals (což byla soukromá firma s asi 200 zaměstnanci, která vyráběla kvalitní luminofory určené především pro barevné obrazovky všech velkých výrobců). Zde se stal Nakamura jediným pracovníkem zvláštního vývojového oddělení, které mělo připravit nové produkty mimo oblast lumi-noforů. Jeho prvním úkolem bylo zdokonalit přípravu čistého gallia a poté vyvinout pří-pravu krystalů GaP a GaAs. Veškerou tech-nologii musel Nakamura vymyslet a zkon-struovat sám, doslova na koleně. Kolem roku 1985 už firma produkovala významné množ-ství těchto krystalů, ale kvůli rozsáhlé kon-kurenci byl odbyt malý, což něco vypovídá o značně zanedbaném průzkumu trhu. Ale bylo ještě hůře! Vedení vymyslelo, že by fir-ma neměla dodávat výchozí materiály, ale prodávat přímo LEDky. To znamenalo, že Nakamura musel zvládnout techniku epitaxe z kapalné fáze (depozice polovodičových vrs-tev na krystalickou podložku). I to se mu po-dařilo a v roce 1987 dokončil vývoj komerč-ně použitelných infračervených a červených LED, přičemž musel sám obsáhnout vše od vývoje součástek, přes technologii, testová-ní až po kontrolu kvality. Nakonec nadříze-ní žádali, aby zajistil i prodej. Pustil se do to-ho, ale na přeplněném trhu se mu nepodařilo najít dostatečný odbyt. To už zviklalo i tak typicky poslušného japonského zaměstnan-ce, jakým Nakamura nesporně byl, a tak se chopil iniciativy.

Roku 1987 se rozhodl vyvinout něco extra, co dosud na trhu chybělo – volba padla na výkonnou modrou LEDku. Prezident a za-kladatel Nichie (obr. 8) souhlasil, a to i po-tom, co Nakamura požadoval 2,4 milionu USD, což představovalo asi 2 % ročního pro-deje firmy; do roku 1990 stál Nakamurův vý-zkum Nichii asi 4 miliony USD. Dvě třetiny peněz šly na pořízení MOCVD (metal-orga-

120

100

80

60

40

20

0

spek

trál

ní h

usto

ta o

záře

ní [

mW

/m2/n

m]

vlnová délka [nm]

400 500 600 700 800

×2,5×5

×5

NIRUV

lumidka s reflekt. 6 W coldmatná lumidka 10 W warmčirá žárovka 40 Wlineární zářivka

měřeno ve vzdálenosti 50 cm od zdrojena kruhové ploše o průměru 1 cm

epoxidový obal(čočka)

luminofor

reflektor

čip GalnN

kontakty

160

120

80

40

0 1996

svět

eln

á úč

inno

st [

lm/W

]

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

vysokotlaká sodíková výbojka

zářivka

rtuťová výbojka

1938

1879standardní žárovka

halogenová žárovka

bílá

LED

1955

v Princetonu a paralelně také v Bellových la-boratořích. Tento vývoj ovšem skončil po pě-ti letech neúspěšně, neboť se nepodařilo při-pravit GaN p-typu – vyrobené krystaly GaN samovolně vykazovaly n-typové vlastnosti (kvůli velké koncentraci určitých defektů) a příměsí zinku se maximálně daly „zneutra-lizovat“. Pokusné diody s kovovým kontak-tem měly nepatrnou účinnost − kolem 0,01 %.

Tak dostal GaN „nálepku“ neperspektivního materiálu a nadále se mu věnovaly už jen malé univerzitní týmy, které sice v dalších dvou de-setiletích dosáhly určitého pokroku, ale už bez zájmu velkých firem. Jejich favoritem se stal ji-ný polovodič – selenid zinečnatý ZnSe. Z něj se sice podařilo po velkém úsilí vyrobit p-n přechod, ale přetrvával jiný zásadní problém

– vznik defektů při průchodu proudu součást-kou. Proto měly ZnSe diody kratičkou dobu ži-vota, řádově sekundy nebo minuty.

Ve hře byl ještě jeden materiál, a to kar-bid křemíku (SiC), na němž inženýr Henry Round (spolupracovník Marconiho) poprvé pozoroval elektroluminiscenci a již roku 1907 o tom publikoval zprávu. Slabé modré SiC diody nějakou dobu vyráběly velké firmy ja-ko Siemens a Sanyo, ale větší úspěch dosáh-la až malá americká firma Cree, jež dala na trh svoji modrou LED roku 1989 (tehdy měla firma 20 zaměstnanců; později se přeoriento-

10. Vlevo: Struktura bílé lEdky.

11. Vpravo: Spektrum bílé lumidky se

„studeným“ a „teplým“ spektrem porovnané se zářivkou a žárovkou. Měření © J. Valenta.

12. Vývoj účinnosti hlavních elektrických světelných zdrojů (podle Y. Narukawa et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 43, 354002, 2010).




nic chemical vapour deposition) technologie a třetina na roční pobyt v USA, kde se učil s MOCVD pracovat na Floridské univerzitě v Gainesville. Po návratu v březnu 1989 Na-kamura sám sestavil svou MOCVD aparatu-ru objednanou v USA a především zvolil ja-ko vhodný materiál pro svůj výzkum GaN, jelikož nechtěl bojovat s hlavním proudem výzkumu ZnSe.

Bojovat však musel s novým vedením fir-my, které převzal zeť zakladatele (a slavné-ho podnikatele). Ten Nakamurovi nepřál a práci na modré diodě opakovaně zakazo-val. Tehdy už se ale Nakamura rozhodl jít za svým cílem bez ohledu na příkazy. Dokonce začal tajně porušovat firemní pravidlo, že se výsledky výzkumů nepřihlašují jako patenty ani se nepublikují kvůli obavě z úniku know--how. Jeden z prvních podaných a uděle-ných patentů byla speciální úprava reaktoru MOCVD, nakonec bylo patentů asi 190! Při své usilovné práci vyřešil Nakamura sám ně-kolik klíčových problémů, zejména p-typové dopování hořčíkem. Posledním krokem k su-perjasné modré LEDce byl vývoj dvojité hete-rostruktury – tvořené tenkou vrstvu InGaN mezi p-typovým a n-typovým GaN (obr. 9). Konečně na konci roku 1992 měl Šuji Naka-mura jasnou modrou heterostrukturní GaN/InGaN LED, která byla stokrát jasnější než diody z SiC prodávané firmou Cree. Téměř rok pak držela Nichia tuto informaci v taj-nosti, aby připravila komerční výrobu (a Na-kamura pracoval na dalších zásadních obje-

vech) a teprve 12. listopadu 1993 oznámila na tiskové konferenci v Tokiu uvedení prvních jasně modrých LED diod na trh. Pro velké firmy z oboru to byl šok. Zničehonic se ob-jevil inženýr z neznámé firmy „v zapadáko-vě“ a pokořil je (12. listopad 1993 bychom tak mohli pokládat za počátek revoluce v osvět-lovací technice).

A to nebylo všechno. V příštích pěti letech následoval jeden průlom za druhým a bo-hatí pronásledovatelé nedokázali náskok Nichie stáhnout. V květnu 1994 Nakamura demonstroval modré a modrozelené LED-ky s dvojnásobnou účinností. V dalším ro-

rok1970 1980 1990 2000 2010

cena

za

jed

en lu

men

[U

SD

/lm

]

celk

ový

svět

elný

tok

jed

né la

mp

y [l

m]

104

103

102

101

1

10–1

10–2

10–3

10–4

104

103

102

101

1

10–1

10–2

10–3

10–4

USD/lmlm/lampa

bílé LED

červené LED

Haitzův zákon

GaAsPGaAs

GaAsP : NGaP

GaAlAs GaAllnP

14. Haitzův zákon, který říká, že maximální světelný tok z jedné lEd lampy se zvýší 20krát za deset let a zároveň se za deset let 10krát sníží cena za lumen. Zobrazena jsou data pro červené a bílé lEd.

13. Svítící dopravní policisty nepřehlédnete (kjóto, Japonsko 2013).




ce uvedla Nichia na trh první jasné smarag-dově zelené LEDky a v září 1995 představil Nakamura první LEDky s kvantovými jáma-mi (to jsou speciálně tenké heterostruktury, v nichž se projevují zvláštní kvantové jevy), opět několikrát účinnější. V témže roce vyvi-

nula Nichia na základě Nakamurova nápadu první bílé LEDky založené na pokrytí mod-ré LEDky vrstvou luminoforu, což otevřelo cestu k mnoha aplikacím v osvětlovací tech-nice (jak popíšeme dále). V dubnu 1994 už firma vyráběla milion modrých LEDek mě-síčně. Postavila novou šestipatrovou továrnu a najala stovky pracovníků. Z 640 pracovní-ků v roce 1994 vzrostla na 1300 v roce 1999 a produkovala 30 milionů diod měsíčně.

Myslíte, že si konečně vedení firmy zača-lo Nakamuru hýčkat jako svůj poklad? Ni-koliv. Prezident společnosti nejenže neocenil jeho ohromný přínos (dosažený v podstatě přes výslovný zákaz, což se jistě dotklo jeho ješitnosti), ale navíc odstavil Nakamuru od dalšího rozvoje výroby LED tím, že založil Centrum výzkumu nitridů, které mělo vyví-jet jiné součástky než emitující světlo, např. vysokofrekvenční GaN tranzistory. Háček byl v tom, že ačkoliv Nakamura s tímto smě-rem výzkumu nesouhlasil, byl jmenován ma-nažerem a také jediným pracovníkem tohoto centra. To ho přinutilo reálně uvažovat o od-chodu, až nakonec v lednu 2000, po 20 le-tech u Nichie, skutečně odešel a přijal místo profesora na Kalifornské univerzitě v San-ta Barbaře v USA. Vedení Nichie se pokusi-lo přimět Nakamuru podepsat výměnou za jisté odstupné „nekonkurenční dohodu“. To by však pro něj znamenalo, že se zaváže ne-pracovat v oboru po dobu tří let. Nepode-psal… a také nic nedostal. Údajně vydělal za poslední úspěšná léta v Nichii přibližně to-lik jako jeho žena, učitelka v mateřské škole!

Při odletu do USA na letišti čekali repor-téři alespoň pěti japonských televizí, neboť se z něho stala celebrita. Nichia však rozpou-tala několik právních bitev kvůli údajnému zneužití svých patentů hlavními konkurenty a zároveň obvinila Nakamuru z úniku know--how ve prospěch firmy Cree. Ten odpově-děl protižalobou, že ho Nichia nedostateč-ně odměnila za jeho ekonomický přínos. Za to, že umožnil prodeje produktů v hodnotě asi 1,4 miliardy dolarů, požadoval kompen-zaci asi 16,5 milionu USD. Navíc žádal 80 % zisku z patentů, které byly podávány tajně z jeho iniciativy a vlastně přes zákaz firmy. Spory se táhly mnoho let a skončily Nakamu-rovým úspěchem. Přesněji řečeno, požadav-ky ohledně patentů byly zamítnuty, zatímco kompenzace byla stanovena na 190 milionů USD. Následovalo odvolání a smírčí doho-da na konečné sumě 8 milionů USD, což obě strany považovaly za svůj úspěch (typicky ja-ponský výsledek sporu). Tato soudní pře by-la přelomová tím, že dokázala napříště po-změnit japonské zvyklosti ve vztahu firmy a zaměstnanců.

Za své výzkumy získal Šuji Nakamura již mnoho vysokých ocenění, například Medal in Engineering Franklinova institutu, což je považováno za americkou obdobu Nobelovy ceny – a možná i ta jednou přijde. Co je však na Nakamurově příběhu nejúžasnější? To, jak dokázal, že i v dnešní době (kdy většinu výzkumu provádějí velké týmy za velké pe-níze) může šikovný badatel s malým rozpoč-

vnější baňka(matná, difuzní)

baňka s luminoforem

LED čipy(modře emitující)

reflexní vrstva

elektronická deska

tepelně vodivá vrstva

chladič

napájecí elektronika

tepelně vodivé materiályodvádějící teplood elektroniky

závit s kontakty

15. Na snímku vpravo je struktura lumidky napodobující vzhled žárovky. V levé části fotografie lumidky nahrazující podlouhlou zářivku.

SloVNíČEkfotometrické veličiny – jsou vztaženy k průběhu citlivosti lidského oka, kdežto

radiometrické veličiny popisují zářivou energii, takže např. svítivosti odpo-vídá veličina zářivost (W/sr), světelnému toku odpovídá zářivý tok.

kandela — symbol cd — jednotka svítivosti, patří mezi základní jednotky sousta-vy SI; světelný zdroj emitující monochromatické záření o frekvenci 540 × 1012 Hz (= 555,155 nm, světlo zelené barvy), jehož zářivost (zářivá intenzita) v da-ném směru je 1/683 wattů na steradián, má svítivost 1 cd.

lumen — symbol lm — jednotka světelného toku; je definována pomocí kandely. Je to světelný tok vyzařovaný do prostorového úhlu 1 steradiánu bodovým zdrojem, jehož svítivost je ve všech směrech jedna kandela, tj. 1 lm = 1 cd × sr.

lux — symbol lx — jednotka osvětlení; 1 lx = 1 lm/m2, tj. 1 lumen na ploše 1 m2.světelný tok — je fotometrická veličina vyjadřující schopnost zářivého toku způ-

sobit zrakový vjem (tj. bere ohled na rozdílnou citlivost oka v různých čás-tech světelného spektra). Světelný tok není totéž co zářivý tok (zářivý výkon).

svíčka — starší jednotka svítivosti, která byla později nahrazena jednotkou candela (cd). Existovaly různé definice svíčky, které se vztahovaly k růz-né technické realizaci standardního zdroje (ten pak umožňoval určovat svítivost jiných zdrojů, třeba žárovek, viz obr. 18), např. Hefner-Altenecko-va svíčka (pojmenovaná podle Friedricha von Hefner-Altenecka, viz např. Č. Strouhal a V. Novák: Optika, JČMF, Praha 1919, s. 28–29) V zásadě jsou všechny standardní svíčky přibližně rovné 1 cd, což nám umožňuje vyznat se ve starší literatuře.

svítivost — světelný tok na jednotkový prostorový úhel (jednotka candela = lu-men na steradian sr, cd = lm/sr).




tem uspět a vyřešit zásadní úkoly, pokud se ovšem u něj propojí bohaté znalosti a zkuše-nosti s obrovskou pracovitostí a správně zvo-leným cílem.

Nové možnosti a budoucnost osvětlovací techniky

Všichni víme, že už se lidstvo bez umělého světla neobejde. Je všude kolem nás a odha-duje se, že asi pětina až čtvrtina elektřiny je spotřebována na osvětlování. A zde mohou lumidky (v odborných kruzích se používá anglická zkratka SSL – solid state lighting, tedy „pevnolátkové osvětlování“) přinést značné úspory nejen svou účinností, ale i zá-sadní změnou způsobu použití a ovládání osvětlovacích zdrojů.

Už jsme zmínili, že bílou barvu je možné realizovat kombinací tří diod – červené, ze-lené a modré (RGB), které můžeme vyladit dle libosti na různý odstín. Existují už tako-vé osvětlovací systémy, popřípadě i s dálko-vým ovládáním, které umožňují nastavit libo-volnou barvu či dokonce její postupné nebo dynamické změny v čase. To dřívější osvětlo-vací zdroje neumožňovaly (před lampy snad bylo jedině možné dávat různé barevné fil-try nebo zabarvit jejich baňky). Ovšem RGB LEDky jsou zbytečně komplikované a pro běžné použití drahé, neboť např. při osvětle-ní pracovního stolu nepotřebujeme barevné hrátky, ale kvalitní bílé osvětlení.

Proto je druhá možnost získání lumid-ky s přibližně bílým spektrem – kombina-cí modré LED a luminoforu – využívanější. Modré světlo (nejčastěji kolem 450–470 nm) je částečně pohlceno luminoforem a vyzáře-no na delších vlnových délkách a částečně prochází, takže výsledný vjem je kombina-cí spektra LEDky a luminoforu. Nepřekva-puje, že takovouto bílou LED navrhl Naka-mura, když měl hotové kvalitní modré diody a firma Nichia „měla na skladě“ spoustu lu-minoforů. Schéma typické bílé diody a její spektrum je na obr. 10 a 11. Prášek lumino-foru je obvykle „nasypán“ přímo na čip dio-dy, i když se v poslední době objevují také zdroje, které mají luminofor zabudován dá-le od primárních diod – třeba až na vnějším obalu jako u zářivky. Žlutým luminoforem v bílých LEDkách je nejčastěji yttrito-hlinitý granát s příměsí iontů ceru (YAG : Ce). Pro získání červeného světla je třeba přidat dal-ší luminofor, třeba s obsahem europia (Eu). Je však nutno zdůraznit, že teple bílé diody jsou z principu méně účinné než ty studené, protože modré fotony ztrácejí při přeměně na červené fotony asi třetinu své energie.

A jak jsou na tom LEDkové osvětlovací zdroje s účinností v porovnání s ostatními zdroji? Jsou nejlepší! Účinnost světelných zdrojů se nejčastěji uvádí v lumenech na watt [lm/W], kde lumen je jednotka světelného toku, která bere v úvahu spektrum citlivos-ti lidského oka, a watt je jednotka výkonu, v tomto případě příkonu součástky – souči-nu proudu a napětí. Na obr. 12 vidíme vý-voj světelné účinnosti hlavních používaných zdrojů světla. Nejhůře je na tom žárovka,

která se sotva blíží k 20 lm/W. Halogenka je asi o polovinu lepší, zato zářivka s lumino-forem může dosáhnout až 100 lm/W. Vyso-kotlaké sodíkové výbojky používané v pou-ličním osvětlení jdou sice až na 150 lm/W, ale jsou velké, mají komplikovaný elektrický ob-vod a pomalu startují, takže se nedají použí-vat v menších aplikacích, třeba v domácnosti.

LEDky jsou tedy nejúčinnější, ale proza-tím relativně drahé. Avšak s novými výrobci a růstem produkce cena klesá a je naděje, že tomu tak bude i nadále. Obecně se věří, že zafunguje „kouzlo“ polovodičové technolo-gie, které tak úžasně funguje ve vývoji inte-grovaných obvodů. Zde existuje slavný Moo-rův zákon o zvyšování hustoty integrovaných obvodů v čase, vyslovený v roce 1965 a platí-cí prakticky dodnes.7 Pro vývoj LEDek byl navržen podobný „zákon“, který se nazý-vá Haitzův (podle R. Haitze z firmy Agilent z roku 2000). Ten říká: „Za deset let vzros-te světelný výkon diod asi dvacetkrát a při-tom skoro desetkrát klesne cena za jeden lu-men“ (viz obr. 14). Taková předpověď vlévá příznivcům LED osvětlení optimismus do žil. Navíc je tento vývoj aktivně podporován vládami některých zemí, například Japonska nebo Číny, které se potýkají s nedostatkem elektřiny. Evropa se snaží povzbudit odbyt šetrnějších osvětlovacích zdrojů postupným

16. lEd diody uvnitř sprchové hlavice jsou poháněny proudem vody a barvou indikují teplotu, vodními paprsky se pak jejich světlo šíří jako světlovodem.

7) J. Valenta: Integrovaný obvod – základní kámen informační revoluce, Vesmír 82, 24, 2001/1.




zákazem žárovek, což není příliš taktické, neboť zákazy vzbuzují averzi u zákazníků. EU ovšem není jediný za-stánce tohoto přístupu, už dříve s tím začala Austrálie a později i USA.

Ještě se však podívejme na jednu důležitou stránku osvětlovací revoluce týkající se způsobu použití LED světel. Konstrukce lumidek musí vycházet z několika důležitých faktů: 1. LED pracují s nízkým stejnosměrným napětím (mini-mální napětí je mezi 3 a 1,5 V, klesající od modře k čer-veně svítící LED); 2. jednotlivé LED jsou velmi malé (několik mm i s oba-lem) a poskytují omezený (ale dobře koncentrovaný) světelný výkon; 3. dají se rychle zapínat a vypínat i libovolně tlumit, a přitom mají dlouhou životnost. Mnohé z těchto vlast-ností jsou jedinečné a umožňují zcela nové typy použití.

Například možnost pracovat se stejnosměrným na-pětím (a nízká spotřeba) umožňuje vytvářet osvětlova-cí systémy tvořené solárním článkem, akumulátorem a LED světlem, které jsou zcela nezávislé na rozvodné síti střídavého napětí. Takové systémy se mohou uplat-nit třeba u pouličního osvětlení, ke kterému nebude tře-ba vést dráty, ale zejména v místech, kde vůbec elektric-ká rozvodná síť neexistuje. To se týká hlavně chudé části světa – uvádí se, že 1,3 miliardy lidí nemá přístup k elek-

trické síti. Zde lumidky efektivně nahrazují petrolejky a přispívají ke zvyšování vzdělanosti a životní úrovně (viz např. nadace Light Up the World – Osvětlete svět, www.lutw.org).

Malá velikost LEDek může být ale také někdy nevýho-dou. Když chceme nahradit žárovku nebo zářivku, mu-síme zkombinovat více jednotlivých LEDek do vhod-ného obalu a přidat nějaké ty obvody (obr. 15). To vše pochopitelně zvyšuje cenu. Navíc každá LEDka přece jen trochu „topí“ – část dodané energie přemění v teplo, a když jich je natěsnaných více vedle sebe, musí se řešit i jejich efektivní chlazení. Velké zahřátí nedělá LEDkám a luminoforům dobře. Není ovšem nutné omezovat se na LED světla, která budou imitovat tvarem staré žárov-ky – to má smysl, jen pokud chceme zachovat původní svítidlo s příslušným závitem (retro-fit). LEDky naopak umožňují distribuovat světlo na všechna místa, kde je potřeba, vytvářet svítící pásy ap. To ovšem musí uživate-lé i designéři změnit mnoho pevně zakořeněných zvyk-lostí.

Jednoduchost spínání a změny intenzity světla umožňu-jí vybavit LED osvětlení „chytrou“ elektronikou k napro-gramování, snadnému dálkovému ovládání, popř. k hlídá-ní optimálního zapínání a vypínání. Například už existuje pouliční osvětlení, které sleduje pohyb chodce či automo-bilu a zapíná (nebo zesiluje) světlo v jeho okolí. Také lze si-

(Citace z Mosaiky – populárního komentáře k vývoji vědy a techniky, který psal profesor Čeněk Strouhal pro Přílohu Časopisu pro pěstování mathematiky a fysiky (vydávaného Jednotou českých mathematiků a fysiků). Všechny ročníky tohoto časopisu (i dalších) lze volně číst na stránkách digitální matematické knihovny dml.cz).

opět nová žárovka elektrická! wolframová! Při napětí 75 voltů a síle proudové 0.4 ampère t. j. při pracovním effektu 30 voltampère čili 30 wattů má prý svítivost 30 svíček [viz slovníček na s. 618]. To by znamenalo za jednu svíčku pouze jeden watt! Co tomu říkáte? že nic? To je vidět, že nemáte akcie ani společnosti Siemensovy, ani Auerovy! Já ostatně také ne. Ale kdybychom jich měli, nejlépe hodně mnoho, pak bychom onu zprávu nepřijali s takou lhostejností. Neboť to znamená: nová konkurrence! [...] Nu, pro nás konsumenty by neškodilo, kdyby elektrické světlo se stalo lacinějším! Je to přece jen světlo nejlepší! A při velké spotřebě vydá i malá úspora v těch wattech za každý rok velmi mnoho!

(ČPMF, r. XXXV, 1906, Mosaika, s. 293–294)

Ve výrobě elektrických lampiček žárových lze pozorovati zajímavý konkurrenční zápas, který konsumentům může býti zcela vhod. Po mnohá desetiletí, od let sedmdesátých minulého století počínajíc, opanovala žárov

1000kráte větší, na kilowatthodiny. dle tarifu elektrárny Pražské účtuje se kilowatthodina v době večerní za 60 haléřů. ono svícení po dobu hodiny by tedy stálo u lampičky uhlíkové 56 × 60 / 1000 = 3.36 haléře, u lampičky tantalové 24 × 60 / 1000 = 1.44 haléře. udává se, že lampičky žárové vydrží až 800 hodin, někdy i více. Počítejme jen 500 hodin. Za tuto dobu zaplatili bychom u lampičky uhlíkové 500 × 3.36 h = 16.80 k, u tantalové 500 × 1.44 h = 7.20 k. Rozdíl činí 9.60 k. Ale tím je větší cena lampičky tantalové, o 1.80 k, více než pětkráte kryta! Pozorujete již, v čem je jádro celého konkurrenčního boje. [...] Nejnovější číslo elektrotechnického časopisu berlínského ze dne 18. března přináší zprávu, že také akciová společnost

ka Edisonova úplně pole. Jak víte, jest to žárovka uhlíková. Ale počátkem našeho století postavily některé podnikavé firmy německé proti ní žárovky kovové. Firma Siemens a Halske vyrábí na př. žárovky tantalové, firma Auer z Welsbachu osmiové, a j. S počátku zdálo se, že tyto nové lampičky oněm uhlíkovým mnoho neublíží; byly drahé. Ale v nejnovější době cena zmírněna velmi značně, tak že vítězství v boji konkurrenčním se již začíná kloniti na jejich stranu. Právě čtu v posledním čísle časopisu Helios ze dne 14. března t. r., že firma Siemens a Halske cenu 16tisvičkové lampičky tantalové snížila z 2.50 mark na 2 marky, což činí 2.40 k. uhlíková lampička 16tisvíčková se u nás prodává za 0.60 k. řeknete však, kdo že by dal za lampičku tantalovou 2.40 k, když tutéž lampičku uhlíkovou obdržím za 0.60 k, tedy za čtvrtinu! Ale věc má ještě jinou stránku. lampička sama nesvítí; teprve, když jí prochází proud. Práce proudem v každé sekundě vykonaná proměňuje se právě v teplo a světlo. Tato práce není zadarmo, musíme ji zaplatiti. [...] lampičky uhlíkové vyžadují na jednu svíčku 3½ Watt, jsou, jak zkrátka pravíme, 3½wattové, naproti tomu tantalové vyžaduji na jednu svíčku jen 1½ Watt, jsou tedy 1½wattové. Pro 16 svíček to činí při uhlíkové 56 Watt, při tantalové jen 24 Watt. Svítímeli hodinu, spotřebuje lampička uhlíková 56 Watthodin, tantalová 24 Watthodin elektrické práce. V praxi se počítá v jednotce

17. Vlevo žárovka obyčejná (uhlíková), někdy zvaná „edisonka“, vpravo žárovka tantalová (110 V, 16 svíček) vyráběná firmou Siemens & Halske. Zdroj: Světem práce a vynálezů, díl 1., Nakl. Jos. Vilímek, Praha, datum ne-uvedeno, pravděpodobně okolo r. 1912.

ani žárovky se neprosazovaly snadno

ČeNěk stRouHal




18. Fotometrická laboratoř „Strouhalova“ nového Fysikálního ústavu na Karlově kolem roku 1910. Zajímavá je kombinace plynových (Auerových) lamp (většinou ve dvojici na plynovém potrubí) a elektrických žárovek (rozsvícené). Na optické lavici je Lummerův-Brodhunův fo-tometr, vlevo od něj Hefner-Alteneckova normální svíčka a vpravo měřená žárovka. Snímek Archiv MFF UK.

8) Některé části tohoto textu jsou převzaty a upraveny z připravované knihy I. Pelanta a J. Valenty: Luminiscence doma, v přírodě a v laboratoři.

Augsburská pro výrobu žárových lampiček wolframových snížila u 16svíčkové lampičky cenu na 2 marky, což jest 2.40 k. u této se dokonce udává, že jest jen 1.1wattová, tak že režie by byla ještě lacinější než při tantalové. budeli na žárovky jednou uvalena daň – v té příčině se již také u nás praeluduje – bude asi stejnou pro laciné uhlíkové jako pro dražší kovové. Nyní je poměr ceny 2.40 : 0.60 = 4, pak bude (2.40 + x) : (0.60 + x), znamenáli x poplatek; kdyby činil, jak se v Německu proponuje, asi 60 haléřů, byl by poměr 3.00 : 1.20 = 2.50, což je opět pro lampičku kovovou výhodnější. [...] bude zajímavo sledovati, jak se věc dále rozvine.

(ČPMF, r. XXXVIII, 1909, s. 517–519)

Podniky elektrické vedou boj s plynárenskými. byla doba, kdy se zdálo, že boj ten vyhrají elektrárny. Ale vynálezem Auerova světla odpověděly plynárny útokem, před nímž elektrárny na nějakou dobu musily ustoupiti. Nyní zase elektrárny přešly k offensivě. V onom článku se vykládá, jak je to možno. Světlo elektrické bylo dosud drahé. Jeho přednosti jsou nepopíratelné, uznávají se všeobecně, ale co naplat, pro drahotu nestalo se světlo elektrické populárním. Nyní, kdy žárovky kovové začínají nabývati převahy co do úspornosti nad uhlíkovými, nastává situace nová; světlo elektrické je vlastně laciné, ale jeho zařízení stojí mnoho. Režie je laciná, ale installace drahá, neboť nové žárovky jsou proti starším 4kráte dražší. u těchto starých žárovek uhlíkových tomu bylo naopak. V předním německém časopisu elektrotechnickém, který v berlíně nákladem elektrotechnického spolku vychází, byla nedávno vedena diskusse o tom, jak popularisovati světlo elektrické. [...] diskusse byla velmi živá, návrhů se sešlo celá řada. Zajímavo jest některé z těchto návrhů uvésti; mají také pro naše poměry význam. Elektrické podniky nechť prý installaci elektrickou v bytech neb závodech obchodních, bankovních a pod. opatří vlastním nákladem; za to by konsument buď platil v prvních letech elektrickou práci dle tari

fu vyššího, anebo by se zaručil za určité roční minimum konsumu, anebo by splácel roční výlohy installační po částkách dle úmluvy. Jiná možnost by byla, že by konsument si platil installaci sám; za to by mu podniky elektrické vše potřebné, lampy, lustry, vypínače proudové a pod. prodaly za cenu výrobní, anebo by mu koncedovaly v prvních letech lacinější sazbu. To byly asi hlavní návrhy; vedle těch jiné, na př. aby se hodně agitovalo pro elektrické osvětlení atd. Mně by se zdálo, že obtíž vězí jinde. Ve velkých městech – a o ta se jedná – jsou obyvatelé převahou v nájmu; avšak nájemník nerad investuje peníze do ci

zího domu, v němž ani neví, jak dlouho pobude. Měl by tedy installaci opatřiti domácí pán, při čemž by elektrárny mu poskytly všechny možné výhody při nákupu potřebných věci. Za to by domácí pán zvýšil nájemné. Zvýšení by musilo býti přiměřené, t. j. ne vyšší, než aby výlohy se během jistého počtu let amortisovaly. Pak by nájemník na mírné zvýšení nájemného dojista přistoupil. V nových domech se vskutku tak postupuje; ve starých, kde bývá plyn zaveden, se nerado osvětlování vyměňuje. Celkem však lze říci, že novými žárovkami kovovými elektrárny získávají půdy.

(ČPMF, r. XXXIX, 1910, s. 356–357)

mulovat proměny přirozeného osvětlení, jako je východ slunce, což ovlivňuje cirkadiánní ryt-mus organismu, a umisťovat světla tam, kde to dříve nebylo myslitelné (viz obr. 1, 4, 7, 13 a 16).

Závěr

Tento článek neměl být tryznou za žárovku. Autoři se domnívají, že každý druh osvětle-

ní má své specifické (někdy velmi okrajové) použití a své (nostalgické) kouzlo a právo na existenci. Shora přicházející omezení a záka-zy jsou proto nešťastné, ale nenechte se jimi znechutit. Pokusili jsme se ukázat, že lumid-ky mají zajímavou historii a zářivou budouc-nost, která bude těžit z „vítězných“ strategií polovodičové technologie.8 Ö

JAZYKOVÉ POBYTY V ZAHRANIČÍJAZYKOVÉ POBYTY V ZAHRANIČÍ

investovatdo vzdělání

se vyplatí I swear

Ich swöreIch swöre

Je jure

pro děti, mládež, dospělé i manažery

pro začátečníky i pokročilé www.jazykovepobyty.cz

INZERCE




Obecně známé obnovitelné zdroje, vodní, sluneční, větrná a geotermální energie, jsou při současné technologické úrovni omezené a nejsou zdaleka schopné naplnit energetické potřeby lidstva. Proto musí být hledány eko-logické a udržitelné energetické zdroje, které mohou být současné energetice skutečnou al-ternativou. Takovým zdrojem je pouze fúze lehkých atomových jader.

Fúzní energie splňuje všechny požadavky kladené na udržitelný energetický zdroj. Ve světových oceánech se nachází okolo 35 mi-lionů tun základního fúzního paliva – deu-teria. Druhá, dočasná složka paliva tritium se v přírodě nevyskytuje, lze ji ale získat z ji-ného lehkého prvku – lithia. Celosvětové

zásoby lithia jsou přibližně 10 milionů tun. Přitom fúzní elektrárna o elektrickém výko-nu 1 GW spotřebuje přibližně 2 kg paliva za den. Pro srovnání: uhelná tepelná elektrárna v Počeradech o výkonu 1 GW spálí každý den 20 000 tun uhlí.

Celosvětová roční spotřeba energie činí přibližně 5 × 1020 J. Pokud by se měla tato spo-třeba kompletně pokrýt fúzní energií, stačilo by jen 11 600 tun fúzního paliva na celý rok pro celý svět. Zásoby paliva pro fúzní reakce

Ing. Slavomír Entler (*1963) se jako pracovník výzkumu a vývoje v Centru výzkumu Řež věnuje návrhu a výstavbě experimentálního zařízení pro testování komponent fúzního reaktoru vysokým tepel-ným tokem.

slaVomÍReNtleR

Výzkum technologiejaderné fúze

Fyzika




díky tomu vystačí na stovky let a po přecho-du na čistě deuteriové palivo miliony let.

Fúzní energie přitom nepoškozuje životní prostředí a plně vyhovuje koncepci trvale udržitelného energetického rozvoje. Po fúzní reakci nezůstává žádné vyhořelé palivo, pro-duktem fúzní reakce je minimální množství neškodného helia. Nekontrolované uvolňo-vání energie je vyloučené. Fúzní reaktor bu-de při provozu průběžně obsahovat pouhých několik desítek gramů paliva, které v přípa-dě jakékoliv závady nepředstavuje žádné ne-bezpečí.

Výzkum získání energie z fúzní reakce je však vysoce nákladný a mohou jej financovat pouze velké státy nebo skupiny států. Projekt Mezinárodního termojaderného experimen-tálního reaktoru ITER bude mít podle od-hadů celkové náklady přes 10 miliard eur. Za tuto cenu ITER poskytne údaje pro výstavbu demonstrační fúzní elektrárny DEMO.

Projekt ITER

Projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) vznikl v roce 1985 do-hodou Evropské unie, USA, tehdejšího SSSR a Japonska (viz též Jan Mlynář, Vesmír 85, 356, 2006/6). Řada dalších zemí se do projek-tu zapojila prostřednictvím těchto signatářů dohody. V letech 2003 až 2005 se k projek-tu připojily také Čína, Korea a Indie. Důleži-tost projektu ITER dokládá skutečnost, že se na něm v současnosti podílejí země zastupu-jící více než polovinu celého lidstva.

Technicky ITER vychází ze zkušeností zís-kaných při provozu experimentálních toka-maků, především trojice největších: evropské-ho JET (Joint European Torus), amerického TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor) a ja-ponského JT-60 (Japan Torus), které potvr-dily uskutečnitelnost energetického využití fúzní reakce. Nejúspěšnější v tomto smyslu byl evropský reaktor JET, který dosáhl ge-nerování fúzní energie ve výši 65 % ze spo-třebovávané energie. Ačkoliv tak ještě nebyl

RF

Indie

USA

Čína

JižníKorea Japonsko

EU

4. Vlevo dole: Podíl jednotlivých států na projektu ITER. Celkové náklady na konstrukci tokamaku ITER se odhadují na 13 až 15 miliard eur. 5. Vpravo dole: Aktivní sonda TW3 se vzorkem první stěny reaktoru ITER. Snímek © CV řež.

2. Nahoře: Experimentální zařízení beryllium Sample Thermal Facility – bESTH. Snímek © CV řež.3. uprostřed: komora zařízení bESTH. Snímek © CV řež.

1. Na protější straně: řez reaktorem ITER. Zelenou barvou je znázorněna část první stěny reaktoru, která obklopuje plazma, oranžovou barvou tzv. divertor, čisticí plazma, modrou toroidální magnetické cívky. uprostřed je znázorněn centrální solenoid pro generování elektrického proudu v plazmatu. (Převzato z www.iter.org)

1 1



http://www.iter.org


dosažen stav, při kterém reaktor vyrobí to-lik energie, kolik spotřebuje (tzv. breakeven), nebylo zjištěno žádné principiální omeze-ní, které by využití fúzní energie mělo brá-nit. Prokázat energetickou využitelnost fúze je hlavním cílem reaktoru ITER, který je na-vržen pro produkci 400 MW fúzního výkonu při vlastní spotřebě 40 MW.

plazmovákomora

prvnístěna

beryliovápovrchová

vrstva

CuCrZrchladič

nerezováocel

terčedivertoru

stěnavakuovénádoby

divertor

44 portů pro ohřevplazmatu, diagnostiku,manipulační systémya vakuové systémy

Reaktor ITER je založen na nejúspěšněj-ším fúzním technickém konceptu „tokamak“ (тороидальная кaмера с мaгнитными ка-тушками – toroidální komora s magnetic-kými cívkami) s magnetickým udržením plazmatu. Tokamaky mají plazmovou komo-ru umístěnou na jádru transformátoru a pro spoutání plazmatu a jeho primární ohřev po-užívají elektromagnetickou indukci. Magne-tické pole udržující plazma vytvářejí společ-ně indukovaný elektrický proud v plazmatu a magnetické cívky okolo vakuové komory (podrobněji viz např. M. Řípa, Jak tokamak a stelarátor soutěžily, Vesmír 86, 583, 2007/9).

Reaktor ITER bude 29 m vysoký, bude mít tvar válce o průměru 28 m a jeho váha bu-de 23 000 tun. Fúzní reakce bude probíhat v toroidální plazmové komoře o velkém po-loměru 6,2 m a malém poloměru 2 m. Supra-vodivé magnety udržující plazma budou chlazeny na teplotu –269 oC a budou vytvá-řet magnetické pole o síle 5,3 Tesla.

Stavební práce na projektu ITER byly za-hájeny v roce 2011. Začátek kompletace reak-toru je naplánován na rok 2015. Spouštění re-aktoru bude zahájeno v roce 2020 a plného výkonu by měl dosáhnout v roce 2027.

Výzkum fúzní technologie v ČR

V České republice byl výzkum jaderné fúze zahájen v roce 1959 v Ústavu vakuové elek-troniky ČSAV, později přejmenovaném na Ústav fyziky plazmatu ČSAV (ÚFP). Vý-zkum technologie jaderné fúze byl zahájen v roce 1987 v Ústavu jaderného výzkumu (ÚJV) v Řeži, který se stal účastníkem pro-gramu ITER, podobně jako ÚFP prostřed-nictvím spolupráce se SSSR, v roce 1989. Pří-stupová jednání k projektu ITER zahájila v Moskvě v prosinci roku 1988 delegace slo-žená ze zástupců ÚJV, ÚFP a EÚ SAV.

V rámci úkolu Fyzikální vlastnosti a mode-ly uzlů termojaderného reaktoru byly využity dlouholeté zkušenosti ÚJV v oblasti tech-nologie tekutých kovů z programu rychlých reaktorů pro modelování chlazení fúzního reaktoru slitinou Li-Pb, byla sestavena expe-rimentální aparatura pro výrobu této slitiny a postaven experimentální model chlazení reaktoru.

Po vstupu ČR do EU byla navázána přímá vědecko-technická spolupráce na programu ITER v rámci EU a prostřednictvím asociace EURATOM – IPP.CR se ÚJV od roku 1999 zapojil do realizace technologických úkolů evropské agentury EFDA (European Fusion Development Agreement). Práce se soustře-dily na problematiku chlazení reaktoru a tes-tování materiálů první stěny reaktoru.

Postupně byla v ÚJV a nové dceřiné spo-lečnosti Centrum výzkumu Řež pro výzkum fúzní technologie postavena a zprovozněna experimentální zařízení MELILOO, BESTH a TW3. Smyčka MELILOO byla vyvinu-ta pro testování funkčnosti komponent v prostředí slitiny Li-Pb a pro výzkum me-tod čištění tohoto média. Bylo dosaženo vý-znamného úspěchu při vývoji tzv. studené pasti, která čištění slitiny Li-Pb umožňuje.

7. komponenty reaktoru ITER v kontaktu s plazmatem – první stěna s beryliovou povrchovou vrstvou a chladičem ze slitiny mědi CuCrZr a divertor, určený pro čištění plazmatu, s wolframovou povrchovou vrstvou (převzato z www.iter.org).

6. Výstavba reaktoru ITER ve francouzském Cadarache (převzato z www.iter.org, únor 2013).



http://www.iter.org

http://www.iter.org

http://www.iter.org


Zařízení BESTH umožnilo testování cyk-lického namáhání vzorků materiálů první stěny ITER při tepelném toku 0,6 MW/m2 30 000 teplotními cykly. Se sondou TW3 byly provedeny aktivní testy vzorků mate-riálů první stěny ITER v jaderném reaktoru LVR-15 při tepelném toku 0,5 MW/m2 17 000 teplotními cykly a radiačním ozáření 0,6 dpa. (Pozn. red.: dpa je zkratkou za „displacement per atom“ a používá se jako jednotka pro mí-ru radiačního poškození nezávisle na oza-řovacím spektru; znamená průměrný počet posunů atomů pod vlivem srážek s částicemi při ozařování.) Dosažený vysoký počet tep-lotních cyklů byl velkým úspěchem, oceňo-vaným na mezinárodním poli. Na zařízení byly testovány vzorky první stěny různých výrobců z Evropské unie, USA, Ruské fede-race, Číny a Jižní Koreje.

Projekt SUSEN

Výzkum technologie energetického využití fúzní energie v ČR je v současnosti soustře-děn v Centru výzkumu Řež. V roce 2011 byl Evropskou komisí schválen projekt Centra výzkumu Řež Udržitelná energetika SUSEN (Sustainable Energy). Hlavním cílem pro-jektu SUSEN je vybudování experimentál-ní základny velkého dvouregionálního cent-ra výzkumu v oblasti dlouhodobě udržitelné energetiky. V Řeži a v Plzni právě vznika-jí nová pracoviště zaměřená na klíčové seg-menty jaderné energetiky včetně fúzních technologií.

Součástí pracovišť budou unikátní expe-rimentální zařízení pro cyklické namáhá-ní modulů první stěny a vnitroreaktorových komponent fúzního reaktoru vysokým tepel-ným tokem, zařízení pro ověření a vývoj po-stupů dálkové manipulace s moduly blanke-tu fúzního rektoru nebo generátor 14 MeV neutronů pro výzkum interakcí fúzních neu-tronů s konstrukčními materiály. Také bu-dou k dispozici experimentální okruhy pro výzkum chlazení komponent reaktoru vo-dou, superkritickou vodou nebo vysokotep-lotním heliem. Zprovoznění těchto zařízení je plánováno na rok 2015.

Výzkumná centra SUSEN se budou podílet na výzkumu, vývoji a testování komponent a technologií reaktoru ITER. Byla navázána úzká spolupráce s evropskými agenturami F4E (Fusion For Energy) a EFDA (European Fusion Development Agreement), které v Ev-ropské unii koordinují výzkum jaderné fúze, a se zahraničními výzkumnými centry, kte-rá zajistí maximální zapojení budované vý-zkumné infrastruktury do řešení aktuálních technologických problémů fúze, souvisejí-cích s reaktorem ITER a s prvním energetic-kým fúzním reaktorem DEMO.

Budoucnost výzkumu

Souběžně s výstavbou reaktoru ITER je při-pravován další projekt – fúzní energetický reaktor DEMO. Projekt DEMO (Demonstra-tion Fusion Power Plant) zahrnuje vybudo-vání plnohodnotné elektrárny s fúzním reak-torem o tepelném výkonu 4 GW.

Zahájení stavebních prací projektu DEMO je naplánováno na rok 2030 a připojení elek-trárny do elektrické sítě na rok 2047. Návaz-nost termínů projektů ITER a DEMO je vedena snahou o bezprostřední implemen-taci poznatků z projektu ITER do projektu DEMO. Projekt DEMO bude řešit technolo-gii fúzní energie a začlenění fúzní energie do energetiky. Nejdůležitějším úkolem projektu DEMO bude vývoj, testování a standardiza-ce technologického řešení vhodného pro ná-slednou průmyslovou výstavbu fúzních elek-tráren.

Zvýšený výkon reaktoru DEMO s sebou přinese významně vyšší nároky na použité materiály a bude nutné zajistit produkci tri-tia v blanketu reaktoru a jeho zpracování na palivo. Od současných elektráren se tech-nologie elektrárny DEMO možná bude ta-ké odlišovat pulzním provozem energetické-ho zdroje. Existuje řada návrhů, jak pulzní režim reaktoru potlačit, avšak žádný z nich nebyl doposud ověřen. Program fúzní elek-trárny otevírá pro technologický výzkum a vývoj rozsáhlé možnosti s mnohonásobnou návratností ve formě levného a prakticky ne-vyčerpatelného zdroje energie.

Cestovní mapa k elektřině z fúze

V listopadu loňského roku vydala Evropská agentura pro výzkum jaderné fúze EFDA zlomový dokument s názvem Fusion electricity, A roadmap to the realisation of fusion energy, který stanovuje plán, jak v nejbližší budoucnosti dosáhnout energetického vyu-žití jaderné fúze. Klíčovými projekty plánu jsou experimentální reaktor ITER a demon-strační fúzní elektrárna DEMO. Plán, který je zkráceně nazýván Fusion Roadmap, před-pokládá dosažení výroby elektřiny z fúzního zdroje do roku 2050. Ö

Abstract: Fusion energy is capable of satisfying the growing energy consumption of human society in the future. The key research facilities on the road to the fusion energy utilization are the International Thermonuclear Experimental Reactor ITER and the Demonstration Fusion Power Plant DEMO. The Czech Republic is actively participating in these projects. There are rising two experimental scientific centers in the frame of the project Sustainable Energy SUSEN, that are focused on research of nuclear energy including fusion technology.

F. Romanelli, Fusion Electricity, A roadmap to the realization of fusion energy, EFDA, 2012.

M. Řípa, J. Mlynář, V. Weinzettl, F. Žáček, Řízená termojaderná syntéza pro každého, ÚFP 2011.

G. McCracken, P. Stott, Fúze – energie vesmíru, Mla-dá fronta, 2006.

V. Šulc, S. Entler, K problematice blanketu termoja-derného reaktoru, Nukleon č. 4/1989.

SouviSející odkazy:www.iter.orgwww.efda.orgfusionforenergy.euro

pa.euwww.cvrez.czwww.susen2020.czwww.ujv.czwww.ipp.cas.czfttf.fjfi.cvut.cz

K dalšímu čtení

2020 ITERspuštění

2030 DEMOvýstavba

2050 elektřina z fúze

8. cesta k jaderné fúzi. (Horizon 2020 je program eu pro financování výzkumu a inovací.)



Novinky

Více info na www.academia.cz nebo na facebooku: http://www.facebook.com/nakladatelstvi.academia

Kurzy na experimentálním jaderném reaktoru Napadlo vás někdy, jaké je to pracovat s jaderným reaktorem? Chtěli byste si zkusit pracovat s unikátním výzkumným zařízením? Centrum výzkumu Řež pořádá týdenní kurzy reaktorové fyziky, v rámci kterých si účastníci mohou pod odborným vedením vyzkoušet různé typy experimentů, měření a výpočtů. Současně jsou jim poskytovány nezbytné teoretické znalosti z fyziky, o konstrukci měřicích aparatur apod. Kurzy jsou vhodné pro studenty oborů, které využívají výsledky nebo produkty reaktorové fyziky, pro pracovníky v oblasti jaderného výzkumu, regulačních orgánů a průmyslu. Přihlásit se však mohou také ostatní zájemci o jadernou fyziku a energetiku. Zájemci si mohou vybrat ze tří úrovní: kurzy základní, speciální a kurzy „šité na míru“. Díky modulárnímu systému je možné sestavit si kurz prakticky dle vlastních požadavků. Pro další informace kontaktujte manažera kurzů na e-mailu [email protected] nebo navštivte webové stránky společnosti Centrum výzkumu Řež.

www.cvrez.cz


Časté používání syntetických insekticidů v zemědělství vede k vytváření rezistent ních populací hmyzu, ohrožuje ostatní orga ni smy, a navíc jejich zbytková množství v potravním řetězci mohou být ne bezpečná lidskému zdraví.

Některé rostliny se přitom hmyzím škůd-cům samy brání tím, že produkují látky, které jsou pro hmyz jedovaté nebo ho jako repelenty odpuzují či působí proti jejich požeru. Mohou také ovlivňovat jeho hormonální aktivitu a po-tlačovat růst a vývoj juvenilních stadií. Na tom je založen nový trend v ochraně rostlin bota-nickými insekticidy, což jsou výtažky z rost-lin bohatých na tyto ochranné látky. Ty elimi-nují problémy se syntetickými insekticidy na minimum, jsou většinou pro savce neškodné a snadno se v přírodě rozkládají.

Takové přípravky vyrábí již několik firem v Evropě (Trifolio-M v Německu; Agromed ve Španělsku a další). Přestože jsou technologic-ké postupy ještě v počátcích (rostlinný ma-teriál je především mimoevropského původu a vzhledem k variabilitě obsahu účinných lá-tek v rostlině je problematická standardiza-ce přípravků) a ceny výrobků jsou vyšší než u syntetických insekticidů, botanické insekti-cidy se dnes už používají v systémech biolo-gického zemědělství, v ochraně skladovaných potravin a u malospotřebitelů. Celosvětová poptávka po nich ročně narůstá o 6 až 10 %. Výzkum se zaměřuje na hledání nových rost-linných zdrojů a technologií zlevňujících vý-robu a zvyšujících účinnost a standardizaci těchto přípravků.

Pro hmyz jedovaté, rychle působící látky jsou většinou součástí silic neboli éterických (esenciálních) olejů. Ty se už po staletí z rostlin získávají jednoduchou a levnou metodou, destilací vodní pá-rou. Naproti tomu účinné netěkavé látky s dlouhodobějšími účinky je nutno z rost-liny extrahovat, tj. rozpustit je ve vhodné tekutině, obvykle v organickém rozpouš-tědle. Při obou těchto metodách může dojít k částečné degradaci účinných lá-tek, ať už působením vysokých teplot při destilaci, nebo při odpařování rozpouště-dla z extraktu; navíc při práci se zdraví škodlivými těkavými rozpouštědly dochá-zí k jejich úniku do životního prostředí. Vhodnou alternativou těchto postupů je superkritická extrakce oxidem uhličitým, který je netoxický, nehořlavý, nevýbušný, lehce dostupný v požadované čistotě a ve

srovnání s organickými rozpouštědly še-trný k životnímu prostředí.

Oproti konvenčním extrakčním meto-dám má superkritická extrakce řadu vý-hod. Jednou z nich je aplikace nízkých teplot, což umožňuje i zpracování tepel-ně labilních látek. Superkritická extrakce patří mezi zelené technologie, nemá nega-tivní vliv na životní prostředí, rozpouště-dlo je netoxické a je z extraktu snadno od-stranitelné. Její další výhodou je možnost regulace rozpouštěcí síly pomocí tlaku a teploty, což usnadňuje standardizaci ex-traktu. Oproti tradičním metodám je na-víc časově a energeticky méně náročná. Suchý rostlinný materiál po extrakci mů-že být ještě využit k dalším účelům.

V Indii byla už koncem 20. století paten-tována superkritická extrakce azadirach-tinu, jednoho z nejúčinnějších rostlin-ných insekticidů, ze semen stromu nimba (Azadirachta indica). Výtažek s vysokou koncentrací azadirachtinu se takto úspěš-ně vyrábí a exportuje.

V Ústavu chemických procesů AV ČR, v. v. i., jsme se při výzkumu superkritické ex-trakce botanických insekticidů zaměřili na výtažky z rostlin mírného pásma. Projekt 2B06049 s názvem Optimalizace superkri-tické extrakce pro maximální výtěžnost bio-logicky aktivních látek z rostlin podporovaný Ministerstvem školství, mládeže a tělový-chovy jsme řešili v letech 2006 až 2011 společně s Výzkumným ústavem rostlin-né výroby, v. v. i., kde byly účinky výtaž-ků testovány na hmyzu, a s firmou AGRA Group, a. s., která vyvíjela pěstební po-stupy pro zvýšení obsahu účinných látek

v rostlinách během jejich pěstování. Z ví-ce než dvaceti výchozích druhů rostlin by-ly mnohočetným testováním (testováním účinků různými metodami připravených výtažků na různé druhy hmyzu v různých stadiích vývoje) vybrány nejperspektiv-nější rostliny pro podrobný výzkum. Dal-ším cílem bylo najít optimální podmínky SFE pro dosažení vysoké insekticidní ak-tivity extraktů. Díky snadné regulaci rozpouštěcí síly superkritického CO2 po-mocí tlaku, teploty a složení rozpouštědla byly připraveny různé typy extraktů, které se lišily jak složením, tak i insekticidními účinky. Kromě publikací o dílčích výsled-cích výzkumu byly vypracovány užitné vzory a podány patentové přihlášky na dva přípravky proti hmyzu na bázi výtažků ze saturejky zahradní (Satureja hortensis) a routy vonné (Ruta graveolens).

V tomto výzkumu pokračujeme od roku 2011 projektem TA01010578 (Výzkum a vývoj nových produktů pro komplex-ní ochranu rostlin založených na využití přírodních látek získaných pomocí super-kritické extrakce a hydrodestilace), pod-porovaném Technologickou agenturou ČR, na kterém spolupracuje Ústav che-mických procesů AV ČR, v. v. i., s firmou Matoušek CZ, a. s., a Výzkumným ústa-vem rostlinné výroby, v. v. i. Tento projekt je zaměřen na testování insekticidních a fungicidních účinků výtažků získaných superkritickou extrakcí a hydrodestila-cí rostlin dovezených z Jižní Afriky, kte-ré jsou díky vlivu subtropického podnebí bohaté na silice a další bioaktivní látky. Výtažky získané superkritickou extrakcí vykazují často vyšší biologickou aktivitu než výtažky získané klasickými separač-ními metodami, především díky práci při nízké teplotě.

I když botanické insekticidy zatím na-cházejí uplatnění jen při ochraně rostlin na malých plochách, jako jsou zahrádky nebo skleníky, vzhledem k jejich přednos-tem při ochraně životního prostředí lze očekávat, že zájem o ně poroste. Metoda extrakce oxidem uhličitým najde uplat-nění především tam, kde hlavní účinné rostlinné látky jsou netěkavé a rozpustné v tucích. Ö

extraktor

rostlinnásurovina

zvýšení tlaku výměník tepla

snížení tlaku

CO2

extrakt

separátor

Pomůže stlačený oxid uhličitý v boji proti škodlivému hmyzu?Botanický insekticid – nový trend v ochraně rostlin

maRIe saJFRtoVáHeleNa soVoVá

Princip superkritické extrakce (SFE). Při superkritické extrakci je stlačený CO2 veden do extraktoru se surovinou, kde rozpouští účinné látky. Většina extrakcí probíhá při vysokých tlacích 100 až 300 bar a teplotách 40 až 50 °C. Izolace extraktu je velice jednoduchá, pouze snížením tlaku v separátoru, kde se sbírá vysrážený extrakt, zatímco odtékající plynný CO2 se znovu stlačuje a vrací se do extraktoru.

představuJeMe pRoJekty




Jednou z podstatných badatelských činnos-tí Centra výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i., (dále jen CVGZ) je výzkum v oblasti fy-ziologie a ekofyziologie rostlin. Ekofyziologie rostlin se zde, tehdy ještě pod hlavičkou Ústa-vu ekologie krajiny, výrazněji začala rozvíjet na počátku devadesátých let minulého století. V této době, po společenských změnách, zde byla snaha o zapojení do evropské výzkum-né spolupráce. Idea byla taková, že se tehdejší Oddělení ekologické fyziologie lesních dřevin bude věnovat hlavně vlivu imisí na lesní eko-systémy, protože problém odumírání lesů vli-vem imisního poškození byl v České republi-ce ještě v osmdesátých letech vysoce aktuální. To souviselo hlavně s provozováním experi-

mentálního ekologického pracoviště na Bí-lém Kříži v Moravskoslezských Beskydech nedaleko ostravské průmyslové aglomerace. Ukázalo se ale, že svět a Evropa je v oblasti ekofyziologie stresu už někde jinde. Díky za-vádění nových, k životnímu prostředí šetrněj-ších technologií a celkovému útlumu těžkého průmyslu již imisní zatížení nebylo tak vý-znamným faktorem. Tím se ukázala být, mi-mo jiné faktory, vzrůstající koncentrace oxidu uhličitého (CO2 ) v atmosféře.

Proto se začátkem devadesátých let napříč Evropou zformovala pracovní skupina sdru-žená v projektu ECOCRAFT (European Collaboration On CO2 Response Applied to Forest and Trees) zaměřená na výzkum vlivu zvýšené koncentrace CO2 a částečně i teplo-ty na fyziologické procesy dřevin, které sou-visejí se schopností lesů vázat vzdušný uh-lík a s jejich budoucím vývojem s ohledem na předpokládanou rychlost nárůstu atmo-sférické koncentrace CO2. Jelikož se jednalo o projekt opírající se o velké množství experi-mentálních dat, znamenalo to vybudovat po-třebné experimentální zařízení na kultivaci stromů ve zvýšené koncentraci CO2. Technic-ké řešení kultivačních komor se na jednotli-vých pracovištích lišilo. Nejčastěji byly vy-užívány klastry komor s otevřeným vrchem (OTC – „open top chambers“), využívané dříve právě pro experimenty s imisemi. V ko-morách byly pěstovány jednotlivé stromy ne-bo skupinky stromů. Mimo komory, které umožňovaly sledovat jen účinek jednoho fak-toru, tj. koncentrace CO2, existovaly i komo-ry umožňující také sledování účinků jiných faktorů, např. teploty. Objevila se ale i jiná zařízení než komory s otevřeným vrchem, jako například větvové vaky tzv. branch bag, které umožňovaly dodávání většího množ-ství CO2 a vytvoření specifického mikrokli-matu pouze vybraným větvím stromů, nebo systémy microcosm simulující miniekosystémy

– na úrovni sazenic stromů. Všechny typy po-užitých kultivačních zařízení byly technicky řešeny s ohledem na zmírnění komorového efektu, ke kterému dochází při uzavření rost-liny do jakéhokoliv experimentálního zaříze-ní. Tento problém z velké míry řeší nucená ventilace zabezpečující dostatečně rychlou výměnu celého vnitřního objemu vzduchu. Proto je u všech těchto experimentálních za-řízení nezbytný dokonalý kontrolní systém, který kontinuálně poskytuje údaje o stavu vnitřního prostředí komor.

mIRka šPRtoVámIcHal V. maRek

Terénní řízené experimenty

1. První generace komor s otevřeným vrchem (oTC) na bílém kříži využívaných v první polovině devadesátých let minulého století k dlouhodobé kultivaci jedinců smrku ve zvýšené koncentraci oxidu uhličitého (Co2).

– cesta k poznání reálných reakcí rostlin na účinky prostředí

představuJeMe pRoJekty




Oddělení ekologické fyziologie lesních dřevin se vydalo cestou konstrukce osmi vlastních komor s otevřeným vrchem (čtyři s normální koncentrací CO2 a čtyři se zvý-šenou koncentrací CO2), jejichž konstrukce byla výsledkem optimalizačních procedur odrážejících konkrétní situaci na pracovišti Bílý Kříž. Výsledné řešení muselo splňovat následné podmínky či omezení:l minimalizovat náhlé vpády větru do vnitř-ního prostoru komor, l snížit redukci vertikálních srážek a mini-malizovat změny v radiační bilanci jedinců uzavřených v komorách oproti situaci vně (Janouš et al. 1996).

Komory měly tehdy podobu komolého ku-želu s kolektorem dešťových srážek ve tvaru nálevky. Konstrukci tvořil kovový skelet pokrytý plastovou fólií s částečným UV filtrem. Nucenou ventilaci s ohledem na mi-nimalizaci komorového efektu a negativních účinků na evaporaci zajišťovaly ventilátory.

Další vývojovou etapu kultivačních zaří-zení, která CVGZ pro simulaci zvýšené kon-centrace CO2 dosud využívá, představují la-melové minisféry řazené mezi tzv. semi-face systémy. Ve světě existují i systémy volné atmosféry v porostu obohacené o CO2, tzv. FACE – „Free Atmosphere Carbon dioxide Elevated system“, které jsou založeny na sou-stavě trysek umístěných v kruhu kolem po-rostu polních plodin nebo dřevin (Allen et al. 1992). Trysky dodávají do atmosféry CO2, který se volnou difuzí a turbulentním pohy-bem míchá a splývá s mikroatmosférou po-rostu. Tento systém plně odstraňuje komo-rový efekt, ale vysokou spotřebou CO2 je extrémně finančně náročný.

Lamelové minisféry na Bílém Kříži lze po-važovat za evropský unikát mezi experimen-tálními zařízeními pro simulaci a sledování dlouhodobých účinků zvýšené koncentrace CO2 v atmosféře. Hlavním cílem konstruk-ce minisfér je zajištění dvojnásobné koncen-trace CO2 v růstovém prostoru dřevin při současné minimalizaci jejích vlivů na další růstové podmínky, zejména teplotu, vlhkost, ozářenost sluneční radiací a výměnu vzdu-chu na povrchu jehlic/listů. To je zabezpečo-váno pomocí klimatizačního zařízení a dále systémem otočných lamel, které tvoří povrch minisfér. Natočení lamel je závislé na směru a rychlosti větru. Úniku zvýšené koncentra-ce CO2 zamezuje přivírání lamelových oken z návětrné strany.

CO2 se skladuje v kapalné formě v zásob-níku. Odtud je pomocí výparníku (kombi-nace vzdušného a elektrického výparníku) převáděn na plynnou formu a rozvodným potrubím injektován přímo k ventilátorům. Klimatizační systém jedné minisféry je tvo-řen čtyřmi ventilátory o objemovém průtoku vzduchu 1,2 m3 · s–1 a při maximálním výkonu ventilátorů lze veškerý vzduch v růstovém prostoru minisféry, který činí 243 m3, vymě-nit asi za 1 minutu (Urban et al. 2001).

V roce 2010 byla díky evropským struktu-rálním fondům, konkrétně Operačnímu pro-gramu Výzkum a vývoj pro inovace, zaháje-

na výstavba Centra excelence CzechGlobe. Projekt na podporu výzkumné infrastruktu-ry mimo jiné umožnil vybudovat nový sys-tém 24 komor s otevřeným vrchem a fyto-tronový sál pro studium složitých interakcí faktorů globální změny klimatu na úrovni rostliny a raných fází ekosystému.

Pro potřeby vícefaktorových polních ex-perimentů a z důvodu zajištění minimálního počtu tří replikací bylo vybudováno celkem 24 mobilních komor s otevřeným vrchem. V rámci těchto polních experimentů budou studovány zejména dlouhodobé vlivy na zá-kladní fyziologické parametry rostlin (fo-tosyntéza, respirace, transpirace, fenologie, růstová analýza).

Nový systém otevřených komor umožňu-je fumigaci zvýšenou koncentrací CO2, po-případě i jiných plynů jako ozon či oxidy dusíku, dále regulaci dopadajících srážek, regulaci teploty pomocí nucené ventilace a odstínění UV radiace u části komor, což je zajištěno volbou použitého konstrukční-ho materiálu. Komory s otevřeným vrchem jsou konstruovány jako šestiúhelník, stěny jsou tvořeny jednotlivými rámy a střecha je sedlová. Kromě hřebenu, štítu a spodní strany je střecha tvořena otočnými lamela-mi, což umožňuje regulaci srážek. Celá kon-strukce zohledňuje nároky na maximální prostup světla.

Komory jsou ventilovány pomocí dvou perforovaných prstenců po vnitřním obvo-du. Ventilace zajišťuje výměnu celého ob-jemu vzduchu v komoře minimálně jednou za 2 minuty. Potrubí pro ventilaci je rovněž opatřeno vstupem pro injektáž CO2. Regu-lace koncentrace CO2 je zajišťována pomo-cí kontinuálního infračerveného analyzáto-ru CO2/H2O, sady 24 ks přepínacích ventilů a rozvodů plynu z odběrových míst. Analyzá-tor zajišťuje korekce měření koncentrace CO2

Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i., Bělidla 986/4a, 603 00 Brno

2. lamelové minisféry na experimentálním ekologickém pracovišti bílý kříž – zařízení pro simulaci a sledování dlouhodobých účinků zvýšené koncentrace Co2 v atmosféře na úrovni ekosystému (lesního porostu).

Prof. RNDr. Ing. Michal V. Marek, DrSc., (*1954) absolvoval Lesnickou fakultu VŠZ v Brně a biofyziku na PřF UK v Praze. Je ředitelem Centra výzkumu globální změny AV ČR, vedoucím projektu CzechGlobe a přednáší fyziologii rostlin na LF Mendelovy univerzity v Brně. Zabývá se ekofyziologií rostlin v kontextu globální změny.

Mgr. Mirka Šprtová, Ph.D., (*1970) je absolventkou oboru biofyzika na PřF UP v Olomouci. V CVGZ AV ČR se zabývá fotosyntézou a ekofyziologií rostlin v kontextu globální změny.




v reálném čase na teplotu, tlak a koncentraci H2O. Injektáž CO2 řeší přímo ovládané elek-tromagnetické ventily.

Kromě výše popsaných polních experi-mentálních zařízení od letošního roku dis-ponuje CVGZ také systémem laborator-ních růstových komor, tvořících fytotronový klastr. Systém růstových komor umožňu-je pěstování rostlin v řízených teplotních, světelných a vlhkostních podmínkách včetně řízení koncentrace plynů.

Klastr tvoří celkem 11 komor, z nichž 4 ko-mory slouží pro účely ekofyziologických ex-perimentů, při kterých rostliny musí být pěstovány při definovaných a řízených pod-mínkách. Řízenými parametry jsou intenzita radiace, teplota a relativní vlhkost vzduchu a řízení komory je plně programovatelné.

Dalších šest růstových komor je určeno rovněž pro ekofyziologické experimenty za řízených podmínek prostředí. Tyto růstové komory umožňují v rámci vnitřního prosto-ru regulaci podmínek prostředí včetně inten-zity a spektrálního složení radiace (v spekt-rálních pásmech R, G, B, IR a UV), regulaci plynného složení vnitřní atmosféry, teploty a relativní vlhkosti vzduchu. Součástí těchto růstových komor je modul analýzy výměny plynů pro stanovení aktuální rychlosti asimi-lace CO2 stejně jako modul pro detekci fluo-rescenčních parametrů.

Klastr růstových komor doplňuje růstová komora menších rozměrů, sloužící ke kulti-vaci menších rostlin v přesně definovaných klimatických podmínkách (s důrazem na intenzitu a spektrální složení radiace). Ta-to komora je vybavena modulem pro regu-laci plynného složení atmosféry a modulem pro regulaci spektrálního složení dopadají-cí fotosynteticky aktivní radiace (v spektrál-ních pásmech R, G, B, IR). Maximální in-tenzitu fotosynteticky aktivní radiace PAR na vzdálenost 50 cm lze nastavit na 2000 µmol · m–2 · s–1, lze jí programově časovat, mo-dulovat a simulovat denní cykly.

Řízené experimenty a pro tyto účely kon-struovaná speciální zařízení jsou cestou, jak propojit klasické sledování fyziologie rostlin v kontrolovaných podmínkách s výzkumy rea lizovanými v reálných podmínkách. Zapl-ňují tedy mezeru mezi šetřeními v terénu, tj. sledování vybraných procesů v reálných rost-linných porostech v měnícím se prostředí, a v přísně definovaných laboratorních expe-rimentech. Velmi vhodná je kombinace všech postupů, kdy kontrolované experimenty při-nášejí informace o individuálních vazbách mezi fyziologickým procesem a vybraným faktorem prostředí, řízené experimenty pře-nášejí sledování těchto relací do reálného prostředí a polní experimenty sledují tyto re-akce rostlin „v šumu“ konkrétního vnějšího prostředí. Tak je možné skutečně „vystopo-vat“ klíčové reakce rostlin na komplexní pů-sobení jejich prostředí. Ö

3. Nová generace plně automatizovaných komor s otevřeným vrchem v domanínku u bystřice nad Pernštejnem zajišťující simulační experimenty s různou kombinací faktorů vnějšího prostředí (zvýšená koncentrace Co2, ozon, zvýšená teplota, vlhkost půdy, minerální výživa, různá úroveň uV radiace atd.).

Allen L. H., Drake B. G., Rogers H. H., Shinn J. H.: Field techniques for expo-sure of plants and ecosystems to elevated CO2 and other trace gases. Crit. Rev. In Plant Scien. 11, 85–119, 1992.

Janouš D., Dvořák V., Opluštilová M., Kalina J.: Chamber effects and respon-se of trees in the experiment using open top chambers. J. Plant Physiol. 148, 332–338, 1996.

Urban O., Janouš D., Pokorný R., Marková I., Pavelka M., Fojtík Z., Šprtová M., Kalina J., Marek M. V.: Glass domes with adjustable windows: A novel tech-nique for exposing juvenile forest stands to elevated CO2 concentration. Pho-tosynthetica 39, 395–401, 2001/3.

K dalšímu čtení

Vegetačníanalýzy

ARCDATA PRAHA, s. r. o., je firma plně specializovaná na technologie a služby v oblasti geografických informačních systémů. Poskytuje kompletní nabídku softwaru a služeb včetně dat dálkového průzkumu Země. Bližší informace: tel.: 224 190 511, e-mail: [email protected] nebo internet: www.arcdata.cz.

INZ

ER

CE

K zemědělské a lesnické práci neodmyslitelně patří i úkoly, jako je určování zdra-ví rostlin či zjišťování rozsahu zamoření škůdci. Ty jsou tradičně řešeny přede-vším rozsáhlou prací v terénu, ale lze je řešit také analýzou leteckých nebo dru-žicových snímků.

S nástroji ENVI je ze snímků možné určit množství suché a odumřelé vegeta-ce, poměr využití světla rostlinami, stanovit obsah vody v rostlinách nebo určit zastoupení listových pigmentů. Z takovýchto dat se dají vytvářet mapy biofy-zikálních vlastností, jako je vegetační kryt, index listové plochy či produktivita a množství celkové biomasy. I bez terénních šetření tak lze efektivně analyzovat zemědělské a lesní plochy, což šetří nejen čas, ale také náklady.

Vegetační analýza – na prvním snímku je obraz v pravých barvách, na druhém index Agricultural Stress (nejvíce stresované oblasti jsou červeně až žlutě),

na třetím je Forest Health (nejzdravější oblasti jsou červeně).



Eppendorf®, the Eppendorf logo, Multipette® M4, Eppendorf Combitips®, Combitips®, Combitips advanced® and Eppendorf Reference® are registered trademarks of Eppendorf AG. All rights reserved, including graphics and pictures. Copyright © 2013 by Eppendorf AG.

... s novým dávkovačem Eppendorf Multipette® M4: jednoduše, bez námahy, ergonomicky.S Multipette M4 bude pipetování velkých sérií vzorků rychlejší a snazší: z jednoho naplnění zásobníku Combitip můžete vydat až 100 dávek. Bez ohledu na to, zda pracujete s vod-nými roztoky, viskózními kapalinami nebo s těkavými látkami bude dávkování vždy přesné.

> Ovládání s vynaložením minimální síly a pouze jednou rukou (včetně odhazovače)

> Počítadlo dávek> Dávky volitelné v rozpětí 1 µl – 10 ml

(můžete vydat až 100 dávek)

www.eppendorf.com/m4

Další novinka: Eppendorf Reference® 2Spolehlivě ...

2013_11_CZ_Vesmir_MultipetteM4_Reference2_210x297.indd 1 6.9.2013 16:04:36


Po dobu delší než 100 let, zhruba od objevu vícenásobně se opakujících ledových a me-ziledových dob (viz Vesmír 89, 164, 2010/3; 89, 242, 2010/3), převládá při výkladu histo-rických kořenů současné přírody mírného klimatického pásma následující představa: V dobách ledových narůstaly v polárních ob-lastech ledovcové příkrovy, které zatlačova-ly veškeré, pochopitelně zejména teplomilné organismy do nižších zeměpisných šířek. Ně-

které to ani nemusely přežít, protože narazi-ly na neprostupné klimatické či geografické bariéry (horská pásma, moře, pouště ap.). Ty přeživší se po oteplení a odlednění šířily smě-rem k pólům a znovu obsadily nově uvolněné prostory. Něco jako přílivové a odlivové vlny přírody v rytmu dlouhodobých klimatických změn. Prizmatem této představy se daly cel-kem uspokojivě vysvětlit zákonitosti součas-ného rozšíření organismů. Naprostá většina fosilních nálezů tuto představu potvrzova-la. Pokud se některá konkrétní pozorování jejímu rámci vymykala, vždy se to elegantně svedlo na nedokonalosti příslušných fosil-ních záznamů. Nikomu se nechtělo jen tak obětovat příjemně jednoduchý, nutně však schematický výklad historie. Současná explo-ze poznání čtvrtohorního období ruku v ru-ce s fylogeografickými analýzami moderních vzorků DNA i vzorků starých (aDNA – anci-ent DNA) ale přinesla doslova smršť různých

„Centrální paradigma“ kvartérní paleoekologie v troskách?

Všechno je jinakPetR PokoRNý

Princip Occamovy břitvy, ve vědě mnohokrát osvědčený, velí přiklonit se k takovým modelům a hypotézám, které operují s co nejmenším množstvím neodůvodněných předpokladů. To ovšem nutně neznamená, že nejjedno-dušší modely jsou zrovna ty nejsprávnější. Skutečnost je mnohdy složitá, netriviální a těžko zbadatelná. Časem se může stát, že se neodůvodněné předpoklady promění v prokázaná fakta, a ta nakonec donutí badatele k přijetí mnohem komplikovanějších představ. V některých případech mů-že mít takové poznání krajní důsledky a může způsobit zhroucení převlá-dajících paradigmat. Právě teď se zdá, že jedno takové paradigma dospívá ke svému konci. A není to zrovna paradigma okrajové.

paleoekologie




nepohodlných nesrovnalostí s výše uvedeným výkladem. Zdánlivě neochvějné paradigma se tak nenápadně, zato nezadržitelně přesunulo do role pouhé nulové hypotézy.* Na jejím po-zadí se teprve začíná rozvíjet nepoměrně slo-žitější a zajisté i zajímavější historie.

Polétavý pyl a kontroverzní makrozbytky

Hlavním zdrojem poznání biologických aspek tů čtvrtohorního prostředí bývala od doby svého vzniku a bouřlivého rozvo-je (dvacátá léta 20. století) metoda pylové analýzy. Pylová zrna se dobře zachovávají v různých situacích a jejich analýza je ze sta-tistického hlediska poměrně robustní techni-kou, protože poskytuje rozsáhlé soubory dat (v jediném krychlovém centimetru vhodné-ho sedimentu nalezneme řádově desítky ti-síc pylových zrn). Na druhou stranu se této metodě tradičně vytýkají její nejasné výpově-di ve vztahu k vzácným druhům a k možnos-tem paleogeografické rekonstrukce. Jedin-ci, kteří produkují málo pylu (hmyzosprašní, z nějakého důvodu zrovna nekvetoucí, ne-bo prostě ti s nízkou populační početností), jsou na pozadí jedinců vysoce produktivních těžko zachytitelní. Pyl navíc může létat na velkou vzdálenost. Jestliže nalezneme v něja-kém vzorku z vrcholné doby ledové pár py-lových zrn teplomilných rostlin, jako že se to pravidelně stávalo a stává, je jistě namístě považovat jejich nález za možný výsledek vě-

trného transportu ze vzdálených jižněji po-ložených oblastí. Nebo ještě hůře – za zbyt-ky vyváté či spláchnuté ze starších uloženin vzniklých v předcházejících, klimaticky tep-lejších obdobích. V prvním případě za jakýsi šum v pozadí, v druhém a horším případě za vyslovenou nástrahu uchystanou sedimen-tačními procesy.

Nepoměrně lepší situace je naštěstí u mak-rozbytků – což je zavedený termín pro zbytky rostlin pouhým okem viditelné, od drobných semínek, listů, jehlic až po celé kmeny stromů. V jejich případě je dálkový transport mnohem méně pravděpodobný a redepozici ze starších uloženin můžeme vyloučit jejich přímým dato-váním (případy z poslední ledové doby, o kte-ré nám jde především díky přímému vztahu k současnosti, jež nás pochopitelně nejvíc za-jímá, naštěstí leží v dosahu radiokarbonového datování). K záhadným vrcholně glaciálním nálezům makrozbytků teplomilných rostlin daleko na severu sice v minulosti pravidel-ně docházelo, málokdo jim však věnoval po-zornost, kterou by právem zasluhovaly. Právě kvůli nadvládě převládajícího paradigmatu, do kterého se jaksi nehodily.

Teprve nedávno všechny takové nálezy, konkrétně ze širokého prostoru severní Eura-sie, shromáždila mezinárodní skupina bada-telů a podrobila je kritickému zhodnocení. Důležité bylo zejména jejich spolehlivé časo-vé zařazení. Článek vyšel v roce 2009 v časo-pise Quaternary Science Reviews (viz seznam literatury; tamtéž pro všechny další citované zdroje). Databáze obsahuje desítky případů, kdy byly nalezeny vrcholně glaciální makro-zbytky borovice, stromových bříz, stromo-vých olší, modřínů, smrků a vrb daleko na severu, mnohdy přímo při samém okraji teh-dejších kontinentálních ledovců. Z rozsáhlé

45–40

9,5

12

32–26

18–16 22–20

22–20

*

0° 10° 20° 30° 40° 50°

65° 65°

60° 60°

55° 55°

50° 50°

A B

Skandinávský ledovec

Alpský ledovec

1000 kilometrů

1. Zbytky lesa na dně vytěženého rašeliniště u Stochova ve středních Čechách. Pařezy a kmeny jsou převážně borové. Mezi nimi se ale našlo i několik smrkových. Jsou staré 10 000 let, což znamená, že pocházejí z úplného začátku doby poledové (holocénu). Jsou dokladem rychlé kolonizace ze vzdálených refugií? Nebo snad důkazem lokálního přežívání v rámci chladných úseků posledního glaciálu? Snímek © P. Pokorný.

1 1

2. Paleogeografická rekonstrukce Evropy na vrcholu poslední ledové doby. barevně je naznačen rozsah ledovců v jednotlivých obdobích. Symbol

* představuje nově objevené refugium s fosilním záznamem. Na sousedním obrázku je graficky znázorněn výsledek fylogeografické analýzy současné populace smrku. Modrý haplotyp pochází pravděpodobně z vrcholně glaciálních refugií na nunatacích. šipky naznačují postup postglaciální kolonizace dominantním haplotypem východoevropského (eventuálně západosibiřského) původu. Zelenou barvou je vyznačen současný areál smrku. Zdroj: Parduci a kol., 2012.

*) Tj. hypotéza, o které sice věříme, že platí, ale přesto se těšíme na možné výjimky, které takříkajíc potvrzují pravidlo.




revize jasně vyplývá, že představu o přeží-vání alespoň některých teplomilných druhů v prostoru jejich dnešního rozšíření je nutno vzít za bernou minci. Řečeno jinými slovy: Prostor jejich dnešního rozšíření mohl být kolonizován z místních zdrojů, a tudíž neby-ly nezbytně nutné dálkové migrace sledující formou frontálního útoku postup postgla-ciál ního oteplování. Ne že by k nim nedo-cházelo, ale jsou zkrátka i jiné možnosti a ce-lá záležitost se tím značně komplikuje.

Smrky, medvědi a nunataky

V Alpách už poměrně dlouho straší podivné nálezy kostí jeskynních medvědů datované do vrcholného glaciálu. Pocházejí z vysoko polo-žených jeskyní, což v místních podmínkách

znamená jediné: Tito velcí býložravci přežíva-li dobu ledovou na izolovaných vrcholcích ne-zaledněných horských hřebenů – na obdobě nunataků (slovo pochází z jazyka Inuitů a zna-mená cosi jako osamělý vrchol či skalní štít). Ba co víc! Dole v údolích se plazily mohutné ledovce, zatímco prostředí výše položených nunataků muselo být vysloveně produktiv-ní a velice bohaté na zdroje – přímo nečeka-ně příjemné. Rozhodně příhodnější, než je to současné, protože inkriminované jeskyně leží v nehostinném subalpínském pásmu, které je dnes prosté jakéhokoliv bujnějšího života. Dů-vodem nejspíš byla průběžná dostupnost vlh-kosti z tajících ledovců v jinak suchém, zato však teplém a velice slunečném glaciálním létě.

V časopise Science zcela nedávno vyšel člá-nek, který teorii nunataků posouvá do ještě extrémnější polohy. Na pobřeží severního Norska se podařilo připadnout na jeden bý-valý vrcholně glaciální nezaledněný ostrůvek s dochovanými jezerními sedimenty stejné-ho stáří (viz obr. 2). Ty obsahují pylová zrna a makrozbytky, které dohromady dokláda-jí lesnaté prostředí. Ostrůvek smrkové tajgy sevřený z jedné strany příkrovem ledovcové-ho štítu a z druhé strany ledovou hladinou oceánu! Zeměpisná šířka: téměř 70°. Jižní okraj ledovce byl odsud vzdálený bezmá-la 2000 kilometrů. Je to jehla v kupce sena a varovný prst zdvižený nad teoriemi o bez-nadějně mrazivém severu a vzdálených již-ních refugiích. Nehledě na to, že nikdo neví, jak povrch okolního ledovce vlastně vypadal. Vůbec to nemusela být modravá masa zvoni-vého ledu. Ledovec mohl být pokryt mohut-

3. Teplé a vlhké horské kotliny Západních karpat. Místa, kde bychom měli hledat vrcholně glaciální „kapsy“, ve kterých přežívala teplomilná příroda interglaciálního typu. Snímek © P. Pokorný.

Binney H. A. a kol.: The distribution of late-Quaternary woody taxa in northern Eurasia: evidence from a new macrofossil database. Quaternary Science Re-views 28, 2445–2464, 2009.

Döppes D., Rabeder G., Stiller M.: Was the Middle Würmian in the High Alps warmer than today? Quaternary International 245, 193–200, 2011.

Jankovská V., Pokorný P.: Forest vegetation of the last full-glacial period in the Western Carpathians (Slovakia and Czech Republic). Preslia 80, 307–324, 2008.

Ložek V.: Zrcadlo minulosti. Česká a slovenská krajina v kvartéru. Kapitola 7. Slo-venský kras – glaciální refugium na okraji Karpat. Dokořán, Praha 2007.

Parduci L. a kol.: Glacial Survival of Boreal Trees in Northern Scandinavia. Science 335, 1083–1086, 2012.

Petr L., Žáčková P., Grygar T. M., Píšková A., Křížek M., Treml V.: Šúr, a former late-glacial and Holocene lake at the westernmost margin of the Carpathians. Preslia 85, 239–263, 2013.

Willis K. J., van Andel T. H.: Trees or no trees? The environments of central and eastern Europe during the Last Glaciation. Quaternary Science Reviews 23, 2369–2387, 2004.

K dalšímu čtení




ným krunýřem z balvanů a štěrku a sám jeho povrch mohl v letním období překypovat ži-votem. Osobně jsem kdysi viděl příklad tako-vého prostředí ve střední Asii, na Kučerlin-ském ledovci v oblasti jižního Altaje. Smrky a modříny tam byly jakoby „opilé“ od toho, jak led hluboko pod nimi roztával a povrch terénu byl nestabilní. Jinak nic nenasvědčo-valo tomu, že se nacházíme na ledovci. Na-opak, prostředí tu bylo bujnější než na okol-ních svazích, zjevně díky stabilnímu přísunu vody uvolňované postupně z tajícího ledu.

Citovanou zprávu o norském nunataku ko-runuje fylogeografická analýza současné po-pulace smrku konfrontovaná s DNA izolova-nou z nalezených smrkových makrozbytků. Ukazuje se, že téměř polovina Skandinávie mohla být kolonizována autochtonním ha-plotypem smrku ze šťastně objeveného refu-gia na nunataku nebo z celé skupiny refugií jemu podobných.

Záhadné vrcholně glaciální „kapsy“

Když tedy v glaciálních Alpách a daleko na za-ledněném severu, proč ne také u nás, ve střední Evropě? V České republice máme s výjimkou sprašových faun bohužel zoufale málo paleo-botanických dokladů z vrcholné doby ledové. To málo, co je nám k dispozici, navíc pochá-zí z teplých výkyvů (tzv. interstadiálů), které předcházely období maximálního ochlazení datovanému zhruba 20 000 let před součas-ností. Nalézt správně staré a přitom dostateč-ně reprezentativní soubory makrozbytků je otázkou obrovského štěstí, které jsme doposud neměli. Je však pravděpodobné, že podmínky v oblasti dnešních Čech byly vesměs nepřízni-vé, a sice kvůli přílišnému suchu.

Situace mohla být daleko příhodnější vý-chodním směrem, v mezoklimaticky přízni-

vém prostředí horských údolí a kotlin Západ-ních Karpat, kde náš přední přírodovědec Vojen Ložek dokládá přežívání náročných lesních druhů měkkýšů (ve Slovenském kra-su) a kde brněnská paleobotanička Vlasta Jan-kovská nalezla makrozbytky smrku, modřínu a borovice limby a datovala je radiokarbono-vě do období maximálního ochlazení posled-ního glaciálu (ve Spišské kotlině). V prostoru Západních Karpat, tedy především na úze-mí dnešního Slovenska, bychom navíc moh-li očekávat přežívání klimaticky náročnějších druhů listnatých dřevin, jako jsou lípa, líska, jilm, jasan, dub nebo buk.

V hypotetické rovině o tom píší K. Willis a spoluautoři, kteří spekulují o existenci drob-ných ostrůvků interglaciální přírody v rámci glaciálního prostředí – „kapes s teplomilnými druhy listnatých dřevin“. Vysvětlují tím čas-nou postglaciální kolonizaci okrajů Maďar-ské (Panonské) nížiny populacemi listnatých dřevin, jejichž genetická struktura neodpoví-dá populacím přeživším v jiho evropských re-fugiích. Netřeba snad ani dodávat, že prostře-dí glaciálních „kapes“ listnatých lesů, pokud nějaké takové byly, muselo být oživeno celou řadou lesních organismů, které jinak pova-žujeme za typicky interglaciální, resp. post-glaciální. Je pouze otázkou času, kdy se na nějakou takovou vrcholně glaciální „kapsu“ podaří natrefit a získat z ní zbytky teplomil-né flóry a fauny. Pro tradiční paleoekologické paradigma bude takový nález znamenat dal-ší podstatnou trhlinu. Zatím máme k dispozi-ci jen určité mlhavé indicie, například zcela nový nález poměrně značného množství pylu listnatých dřevin v sedimentech pozdně gla-ciálního jezera na lokalitě Šúr na jihozápad-ním okraji slovenských Karpat (Petr L. a kol. 2013). Ö

Abstract: The Times They Are A-Changin’ by Petr Pokorný. Tree species characteristic of modern temperate forests are recorded at least intermittently from the period of the last glacial maximum (LGM), through the LGM and Late glacial, to the Holocene, and some records locate trees close to the limits of the Scandinavian ice sheet, supporting the hypothesis that some temperate taxa persisted in northern refugia during the last glacial cycle. Together with phylogeographic records, these findings seem to reject the traditional hypothesis about southern glacial refugia and subsequent colonization following the process of warming and deglaciation. With regard to these facts we face a substantial paradigmatic shift in the field of palaeoecology, and there are already several reasons to believe that the territory of Eastern Central Europe (namely the Czech and Slovak Republics) will become a focal point in the further development in this research field.

Skrytá refugia jsou extrémně chráněná sta-noviště, na nichž mohly přežít glaciál dru-hy mírného pásma v rámci svého dnešního areálu. Otázka jejich existence v periglaciál-ní zóně se dnes těší zvýšené pozornosti, ne-boť mnohé druhy živočichů i rostlin sotva byly schopné migrace na jih Evropy a opět-ného návratu do své dnešní domoviny ve střední Evropě, jak se to obvykle předpoklá-dá u savců a řady rostlin.

Abychom si přiblížili tento problém, kterým si odedávna lámali hlavu mnozí botanici i zo-ologové, stručně nastíníme jeho vývoj v minu-losti. Obraz glaciální přírody střední Evropy se odedávna vytvářel na základě nálezů koster stepních i tundrových zvířat v cihelnách a hli-

ništích založených ve spraši, popřípadě v jes-kyních. Vystihuje ho i název klasické mono-grafie Über Tundren und Steppen der Jetzt- und Vorzeit, mit besonderen Berücksichtigung ihrer Fauna, kterou uveřejnil A. Nehring v Berlí-ně již r. 1890. Byla popudem k úvahám, kam se během ledové doby poděla dnešní vegeta-ce a fauna s daleko vyššími nároky na teplo-tu i vlhkost a především patřící lesu. Obvykle se předpokládalo, že ochlazení zatlačilo tyto druhy i celá společenstva až do Středomoří. Takovou migraci si lze představit u pohybli-vých druhů, třeba větších savců nebo létající-ho hmyzu, ale stěží u drobných bezobratlých závislých na určitých mikroklimatických pod-mínkách, a zejména ne u endemitů vázaných

VoJeN ložek

Po stopáchskrytých refugií

RNDr. Vojen Ložek, DrSc., viz Vesmír 92, 574, 2013/10.




na omezené okrsky v Alpách nebo Karpatech. Proto již r. 1902 švýcarští botanici R. Cho-dat a R. Pampanini vyslovili domněnku, že takové druhy přežívaly glaciál na nezaled-něných předhořích Alp, která označili termí-nem „Massifs de refuge“. Tuto představu pak podrobně rozvedl Karl Holdhaus v monogra-fii Die Spuren der Eiszeit in der Tierwelt Europas. Novodobou variací na toto téma je hypoté-za skrytých refugií (cryptic refugia). V rámci středoevropské faunogeneze se tak nabízí při-jatelné řešení, ovšem zatím jde spíše jen o hy-potézu, kterou mohou potvrdit pouze fosilní doklady. Nejlepší možnosti poskytují sucho-zemští plži díky hojnému výskytu svých ulit v sedimentech glaciálního období.

I u nás máme pahorkatiny až vrchoviny v chráněných polohách, třeba Český kras, Pálavu, jih Moravského krasu nebo západ-ní křídlo Středohoří. Tam všude náš výzkum ovšem narazil na nečekanou překážku, o níž třeba Holdhaus neměl ani tušení: glaciál je zde totiž zastoupen spraší nebo sutěmi se sprašovou výplní s charakteristickou stepní faunou, tedy prostředím zcela nevhodným pro případné lesní biocenózy. Vyšší vege-tační stupeň, kde by se lesní refugia rovněž

Ložek V.: Refugia, mi-grace a brány, Živa LVII, 5, 2009/4.

mohla nacházet, leží již mimo tyto příznivé okrsky a v oblasti České vysočiny neposky-tuje vhodné fosilizační podmínky.

Jinak je tomu v Karpatech, zvláště Sloven-ských, jejichž jižní výběžky a předhoří jsou obdobou alpských Massifs de refuge, nehle-dě na to, že zčásti leží mimo sprašovou zó-nu. Příkladem je Slovenský kras nebo údo-lí středního Hronu, kde se podařilo najít souvrství pleniglaciálních sedimentů s celý-mi sledy plžích společenstev s řadou poměr-ně náročných lesních druhů, které zde pře-žily vrchol poslední ledové doby. Dokládají, že zhruba v polohách mezi 300–600 m zde skutečně přetrvala poměrně náročná lesní společenstva, což potvrzují i paleobotanické doklady, zejména ze Šafárky na východním okraji Slovenského ráje. Stále však jde jen o roztroušená, víceméně izolovaná naleziště, neboť odkrytí dalších lokalit je dnes otázkou šťastné náhody, např. ve výkopech při vel-kých stavbách nebo při lomové těžbě. Zatím se pro ně dobře hodí termín cryptic refugia, ale skrývá se jich zde nepochybně víc, takže kdoví – možná přijde doba, kdy už nebudou cryptic, ale charakteristickou složkou reliktní lesní zóny. Ö

K dalšímu čtení

Dopované hovězí

Trenbolon acetát je zlatý důl pro jeho výrob-ce i pro americké chovatele skotu. Každoroč-ně napíchají farmáři v USA tento syntetický hormon 20 milionům býků. Dobytek pak lé-pe využívá krmivo k růstu a vytváří si více svalové hmoty. Farmáři si tak ročně přijdou navíc na miliardu dolarů. Trenbolon acetát se v těle býka mění na trenbolon a ve sva-lových buňkách působí na místech určených pro vlastní hormony zvířete, například pro testosteron produkovaný ve varlatech. Tren-bolon sehrává roli šperháku otevírajícího zámek k růstu svalu místo „klíčů“ – tedy hor-monů, jež si vyrábí samo zvíře.

Hormon nezůstává v těle zvířete, ale pro-měněný na celou řadu dalších molekul je vy-lučován s močí i výkaly a dostává se do ži-votního prostředí. Mohl by tam napáchat velké škody, protože patří k látkám souhrn-ně označovaným jako endokrinní disrupto-ry. To znamená, že je „členem klubu“ látek schopných narušit hormonální rovnováhu v organismu živočichů i člověka. Účinky trenbolonu jsou v tomto ohledu razantní. Po-

kud se ryby vyvíjejí ve vodě obsahující řá-dově desítky nanogramů1 trenbolonu na litr, odskáčou si to poruchami ve vývoji pohlav-ních žláz a narušenou plodností.

Právě takové efekty jsou pro endokrinní disruptory typické. Často se chovají v roz-poru s tím, co nám napovídá zdravý selský rozum. Ve vysokých koncentracích se jeví jako neškodné, ale při koncentracích o ně-kolik řádů nižších najednou nabírají na síle a v organismu devastují velejemné předivo hormonů jako buldozer projíždějící skladem porcelánu. To je jen jedna ze zákeřností en-dokrinních disruptorů. Další spočívá v tom, že dost dobře netušíme, které látky se jako „hormonální buldozery“ chovají, protože bezpečnostní testy se donedávna soustředily přednostně na toxické účinky posuzovaných chemikálií. A mnohé látky byly vyhlášené za bezpečné jen proto, že přestávaly být jedo-vaté v koncentracích, jež jsou mnohonásob-ně vyšší než koncentrace, při kterých ta samá chemikálie odhalí svou skrytou disruptoro-vou tvář. Jiná zrada spočívá v těžko vypoči-tatelném efektu směsi několika endokrinních disruptorů. To je o to nepříjemnější, že naše životní prostředí se už na koktejl endokrin-ních disruptorů proměnilo. Jako „hormo-nální buldozery“ působí komponenty plastů,

JaRoslaV PetR

Skrytá tvář endokrinního disruptoruhormonální zombie

Ve dne chřadne, v noci nabírá na síle. Řeč není o některém z dnes tak popu-lárních filmových či románových upírů, ale o syntetickém hormonu, který je s to napáchat v životním prostředí i v lidském organismu velkou neplechu.




nátěrových hmot, léků, postřiků proti hmy-zím škůdcům či plevelům a mnoho dalších víceméně běžných látek.

Zbytečný strach z trenbolonu?

Nabízí se otázka, proč se Američané nebojí trenbolon acetátu. Evropa hormonální sti-mulátory růstu pro hospodářská zvířata dáv-no zakázala, ale v USA spoléhají na to, že látky jako 17a-trenbolon jsou v životním pro-středí silně labilní a například pod vlivem slunečního záření se rychle rozkládají. Mě-ly by zmizet dřív, než se stačí projevit jako „hormonální buldozer“. Nejnovější práce tý-mu vedeného Edwardem Kolodziejem z Uni-versity of Nevada a Davidem Cwiertnym z University of Iowa publikovaná v časopise Science ale odhalila, že tento předpoklad je v mnoha ohledech mylný.2

Pokud je trenbolon v laboratoři vystaven účinkům světla, pak se skutečně poměrně rychle rozkládá. Cwiertny, Kolodziej a jejich spolupracovníci se ale rozhodli vystavit roz-toky trenbolonu obvyklému světelnému reži-mu, při kterém se střídá den a noc. A dočkali se velkého překvapení. Trenbolon se na světle poslušně rozkládal, ale potmě probíhala z roz-kladných produktů jeho opětovná syntéza. Hormon se v noci „recykloval“. Nabíral na síle jako jakási zombie ožívající se západem slunce.

Když vědci vnesli do roztoku jen metabolity vzniklé rozkladem trenbolonu a nechali je pět dní potmě, zregeneroval „plnokrevný“ trenbo-lon z 60 %. A to je skutečně impozantní come-back molekuly, která měla být dávno v pánu.

„Předpokládali jsme, že když je hormon jednou pryč, tak už se ho nemusíme bát. Ale hrubě jsme podcenili to, jak dlouho je scho-pen v životním prostředí přežít,“ říká Ed-ward Kolodziej v komentáři výsledků svého výzkumu pro vědecký týdeník Nature.

Práce udělala silný dojem na všechny, kdo se na poli výzkumu endokrinních disruptorů an-gažují. Velkou radost jim nepřinesla, protože naznačuje, že se znečištěním životního prostře-dí endokrinními disruptory to může být ještě horší, než jsme si byli ochotni přiznat. A horší mohou být i efekty „hormonálních buldozerů“ na volně žijící organismy a člověka.

„Hodnocení rizika bylo založeno na tom, že sluneční záření stačí zajistit rozklad těch-to látek. Tahle práce to ale všechno podko-pala,“ říká o výzkumu svých kolegů americ-ká endokrinoložka Laura Vandenbergová z Massachusettské univerzity.

Budou se vzorky odebírat v noci?

Další testy z laboratoří Davida Cwiertnyho a Edwarda Kolodzieje odhalily, že běžné labo-ratorní podmínky, jako jsou neutrální reakce roztoku (pH 7) nebo laboratorní teplota 25 °C, nejsou pro recyklaci trenbolonu zdaleka opti-mální. Stačí malý posun v reakci roztoku smě-rem ke kyselé nebo zásadité hodnotě a „hor-monální zombie“ ve tmě zesílí mnohem víc.

Laura Vandenbergová poukazuje na fakt, že odběry vzorků pro analýzy na přítomnost endokrinních disruptorů v životním prostředí se provádějí ve dne, kdy sluneční svit koncent-

race některých z nich výrazně snižuje. O tom, nakolik se rozložené „hormonální buldozery“ v noci opět postaví na nohy, nemáme předsta-vu, protože při odběru vzorků jen málokoho zajímá teplota a reakce prostředí.

„Obávám se, že jsme vůbec netušili, jak dů-ležité mohou tyto údaje být,“ říká americká endokrinoložka pro Nature.

Mohlo by se zdát, že od problémů spoje-ných s odhalením trenbolonu jako „hormo-nálního zombie“ nás celkem bezpečně dělí Atlantik. To je ale mylný dojem. Evropa sice zakázala hormonální stimulaci růstu u hos-podářských zvířat, avšak jiným podobným látkám vydatně holduje. Cwiertny a Kolod-ziej prokázali recyklací z rozkladných pro-duktů i u syntetického hormonu dienogestu, který tvoří nedílnou součást mnoha prepa-rátů používaných jako hormonální antikon-cepce. Podobně recykluje syntetický hormon dienedion, jejž mají v oblibě muži toužící po objemné muskulatuře. Především mezi ama-téry je ilegálně používán pro své anabolické účinky. Okruh látek s endokrinně disruptiv-ními účinky, které se po rozkladu slunečním svitem dokážou pod rouškou tmy opět vrátit, však bude zřejmě mnohem širší. Ö

1) Nanogram je miliardtina gramu tedy 0,000 000 001 gramu.

2) Qu et al. Science DOI: 10.1126/science.1243192, publikováno online 26. září 2013.

Nahoře: dvacet milionů kusů skotu dostává trenbolon acetát pro stimulaci růstu. Zvířata vylučují zplodiny stimulátoru růstu do prostředí, kde se může poměrně snadno dostat do povrchových vod.Snímek © Edward P. kolodziej.dole: Při deštích dochází ke splachům z pastvin, kde se pásl skot ošetřený trenbolon acetátem. Přívalové deště během letních bouřek mohou intenzitu splachu významně zvýšit. Snímek © gerrad d. Jones.




Informaci obvykle chápeme jako údaj o reálném prostředí, o jeho stavu a procesech v něm probí-hajících, anebo jako výsledek poznání fixovaný ve znakové podobě na informačním nosiči. Jde o termín z oblasti lidské komunikace. Roku 1948 publikoval Claude Shannon z Bellovy laborato-ře průkopnickou práci A Mathematical Theory of Communication, v níž se zabýval přenosem zpráv, kódovaných v nějaké abecedě o konečném počtu znaků. Tato publikace výrazně usměrnila další uvažování, a to nejen v oblasti komunikace mezi lidmi. Ovlivnila také úvahy molekulárních biologů o genetické informaci, kterou lze do jis-té míry považovat za zvláštní způsob molekulár-ní komunikace, při které se předávají „zkušenos-ti“ mezi za sebou následujícími generacemi buněk, resp. mnohobuněčných organismů. Z oblasti lidské komunikace je v genetice odvozeno mnoho termí-nů. Jsou to např. genetická abeceda, transkrip-ce DNA (přepis), translace mRNA (překlad), replikace DNA, genetický kód, záznam gene-tické informace, korekce chyb a mnoho dalších.

Genetickou informaci zaznamenanou v dvoj řetězcové DNA (v dalším dsDNA z ang-lického double stranded) lze považovat za ja-kýsi soubor návodů či realizačních programů vypovídajících o tom, jak má za daných pod-mínek organismus vypadat, co se v něm má odehrávat, jak má reagovat na vnější pod-mínky a hlavně, jak se má množit, růst a vy-víjet od svého zrození až do smrti. Základ-ní odlišností informace lidské a genetické je, že genetické návody jsou přímo propoje-ny s rea lizačními akcemi naprogramovaný-mi dlouhodobým vývojem – čtení dědičných návodů není odděleno od svého naplnění. Ústřední roli v dědičnosti hraje obvykle dsD-NA, nositelka záznamu genetické informace.

Informace v DNA má dědičný charakter jen v tom případě, když je DNA součástí ně-jakého replikonu (samostatně se replikující jednotky), který zajistí její setrvání v potom-stvu. Replikonem může být např. plazmid1 anebo chromozomální DNA či její úsek. Ji-ná DNA se v buňkách, resp. organismech, tr-vale neudrží. Genetická informace přesunutá na jiné médium přestává být dědičná, pokud toto médium není schopno zajistit přenos in-formace na další generace organismů.

Při realizaci základního typu návodů se vybraná informace přenáší na RNA a popří-padě na proteiny, které většinu konkrétních akcí na buněčné úrovni i v celém organismu zajišťují. DNA tedy slouží jako předloha pro syntézu kopie sebe samé, ale po částech i pro

syntézu svých hlavních „spolupracovníků“, více či méně specifických vykonavatelů život-ních pochodů.

Sekvence kódující RNA, proteiny anebo vznik komplementárních kopií DNA však představují jen jednu složku genetické infor-mace. Další úseky DNA (úseky asociované s jednotlivými kódujícími sekvencemi), na něž se specificky připojují produkty syntetizované na jiných kódujících sekvencích, zajišťují regu-laci a realizaci syntézy informačních makro-molekul. Některé úseky jsou rozeznávány na úrovni DNA (pro replikaci a transkripci) a dal-ší až na RNA (pro translaci). Část návodů se ale zaměřuje na jiný typ akcí, než je syntéza, např. na degradaci informačních makromo-lekul, jejich transport a úpravy, rekombinaci DNA atp. Většina těchto úseků DNA určuje in-terakce mezi informačními makromolekulami, tj. nukleovými kyselinami a proteiny. Tyto úse-ky mohou nést informaci čtenou jako sekven-ci bází, ale většinou je informace čtena jiným způsobem2 (jde o informaci danou konformač-ní zvláštností anebo poruchou běžného struk-turního uspořádání v určitém místě, jejíž vznik je závislý na sekvenci jen částečně, popř. není sekvencí ovlivněn vůbec). Existují však i úseky DNA, které nekódují žádný produkt a pro své dědičné uplatnění přímo nevyžadují interak-ce s dalšími informačními makromolekulami. V těchto případech je informace obvykle dá-na počtem nukleotidů daného úseku určující-ho vzdálenost (rozmístění) sousedních genetic-kých elementů.

Záznam genetické informace v DNA

V našich písemných záznamech jsme zvyklí na sestavování textu pomocí písmen, číslic a interpunkčních znamének. Záznam ge-netické informace vypadá velmi podobně, avšak příroda si vystačí pouze se čtyřmi zá-kladními „písmeny“. To ovšem v současnosti jistě nijak nepřekvapuje, protože počítačová technika umožňuje psaní i velmi kompliko-vaných textů dokonce pomocí dvojice zá-kladních znaků (1 a 0).

Písmena genetického textu (A, T, G, C) jsou umístěna na „linkách“, které se od na-šich zápisů na papíře velmi liší (obr. 1). Tato písmena nám představují zkratky pro báze: adenin, tymin, guanin a cytosin.

„Linka“ není přímkou, ale trochu kostrba-tým prostorovým útvarem tvořeným dvěma podjednotkami – zbytkem deoxyribosy (dr) a kyseliny ortofosforečné (P). Nejběžnější je zá-

Doc. RNDr. Vladimír Vondrejs, CSc., (*1937) vystudoval chemii, specializaci fyzikální chemie na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Na několika vysokých školách v Čechách a na Slovensku zaváděl výuku molekulární biologie. Na katedře genetiky a mikrobiologie PřF UK zavedl genové inženýrství. Postupně se věnoval výzkumu buněčného cyklu, rozvoji metod genových modifikací a reparaci DNA u mikroorganismů.

7. Genetická informace není jen pořadí nukleotidů v DNA

VlaDImÍR VoNDReJs

genetika

1) Plazmid – malá kružnicová molekula DNA, která se replikuje nezávisle na genomu. Široce se využívá jako vektor při klonování.

2) Např. informace pro nasednutí proteinu na DNA může vzniknout i jako náhodná porucha na DNA. Informací je v tomto případě specifická odchylka od normálního uspořádání, která je rozeznána speciálním proteinem. Protein rozeznávající poruchu může být enzym, který katalyzuje přetržení řetězce DNA v sousedství, a tak odstartuje sérii kroků směřujících k odstranění porušeného úseku DNA. Komplexní akce někdy vykonávají proteiny (či nekódující RNA) seskupené do nadmolekulárních útvarů (replikační a translační aparát, systém pro homologní rekombinaci, aparát pro sestřih pre-mRNA, proteazom pro degradaci eukaryotických proteinů ad.). V průběhu nejsložitějších akcí jsou některé součásti aparátů dokonce někdy obměňovány (např. při translaci).

3) Jedině snad při homologní rekombinaci je samotná ssDNA čtenářem a vyhledavačem partnera pro rekombinaci. Nevyhledává se určitá sekvence, nýbrž jakékoliv dvojice sekvencí, které jsou navzájem komplementární.

Co je to gen?




znam ve formě dvojřetězcové molekuly DNA, ve které mají řetězce (linky) opačnou orientaci a jsou propojeny komplementárními (doplňko-vými) páry bází (A–T, G–C). Jeden řetězec nese určitou sekvenci bází a sekvenci druhého řetězce lze odvodit podle zákona komplemen-tarity. Význam tohoto uspořádání je důležitý z několika důvodů. Dvojřetězcová struktura je pevnější a odolnější proti poškození – jak ostatně doporučil již v naší dávné historii kníže Svatopluk svým synům podobenstvím o svazku prutů, který odolá protivenství sná-ze nežli pruty jednotlivé. Navíc jeden řetězec může být vzorem pro vznik druhého řetězce komplementárním kopírováním, které se vy-užívá jak při replikaci, tak při opravách. Zá-znam formou sekvence nukleotidů, jištěný navíc komplementaritou druhého řetězce, je úžasným vynálezem přírody. Je nejen dobrým základem pro vybavení potomstva kopiemi vlastní informace, ale navíc zvyšuje informač-ní kapacitu nosiče. Záznam může existovat nejen v jednořetězcové, ale i v dvojřetězcové podobě. Dvojšroubovice je poměrně stabilní uspořádání rozšiřující možnosti záznamu in-formace o nové prvky (viz dále).

Původně se objevitelé domnívali, že dvo-jitá šroubovice molekuly DNA je velmi pra-videlná a ideálně krásná (obr. 1) a páry bází jsou poměrně nedostupné, neboť jsou ukryty uvnitř „žlábků“ v dsDNA. Předpokládalo se, že pro čtení zprávy dané sekvencí nukleoti-dů se musí šroubovice rozestoupit. Později se však zjistilo, že v závislosti na sekvenci pá-rů bází se deformuje zakřivení linek. Infor-maci danou sekvencí lze tudíž rozeznat také

„ohmatáváním“ zvenku bez oddělování ře-tězců. Navíc na nerozpletených molekulách vyčnívají do žlábků chemické skupiny, kte-ré dostatečně rozlišují jednotlivé páry bází. Informace o sledu bází lze tudíž číst kombi-novaným způsobem: „ohmatáním“ povrchu dvojšroubovice a po zanoření „čtoucí mole-kuly“ do žlábků i rozeznáním charakteristic-kých skupin na okrajích párů bází. Genetická informace zaznamenaná v dsDNA však není uložena jen v sekvenci bází, nýbrž i v celém prostorovém uspořádání dsDNA včetně nos-ných linek, různých poruch a místních ob-časných obměn či anomálií její struktury. Při expresi genetické informace prostřednictvím transkripce a translace se informace přená-ší (deleguje) na molekuly RNA a popřípadě na proteiny. Tím se sice její obsah zmenšu-je a ztrácí se její dědičný charakter (hlavně u proteinů, ale většinou i u RNA), rozšiřují se však možnosti čtení informace o další úrov-ně. Část genetické informace lze tudíž číst i na RNA a proteinech. Na každé úrovni mů-že před čtením kódující oblasti proběhnout ještě transport a úprava informační moleku-ly vzniklé v předchozím syntetickém kroku. I způsob úpravy má dědičný charakter, ovliv-ňuje čtení produktu a podílí se na postupné redukci informačního obsahu.

Čtení genetické informace na úrovni DNA

„Čtenáři“ oddělených úseků ssDNA (single stranded – jednořetězcové) se uplatňují např.

v syntetické fázi replikace a transkripce a ta-ké při opravném „záplatování“ DNA. Postup-né rozeznávání sekvence předlohy (ssDNA) je spojeno ve všech těchto případech s akcí po-dle návodu jak syntetizovat doplňkový řetězec DNA či RNA podle vzoru ssDNA tzv. komple-mentárním kopírováním. Do rozeznání je za-pojena schopnost komplementární báze jako součásti prekurzoru syntézy (nukleosidtrifos-fátu) specificky rozeznat za určitých okolnos-tí s poměrně značnou přesností svůj doplněk na předloze.3 Příslušný reali zační komplex

3´

5´

dr

dr

P

dr

P

dr

P

5´

3´

dr

dr

P

dr

dr

P

drdrP

HC

CH

CH

CH 3N

N

N

NC

C C C

C

C

H

HH

N

N

N O

O

A T

(a) (b) (c)

T A

A T

C G

G C

Eco RI

DNA

G/A.A.T.T.C

C.T.T.A.A/G

sigmafaktor RNA-

polymeráza

DNA

DNA

rozeznávanésekvence

mezerník

a b

cfaktor rozeznávající poruchu

porucha

1. Prostorové uspořádání dsdNA. a – nosné linky mají charakter dvojité šroubovice; páry bází jsou spojky nosných řetězců; b – báze obsažené v dNA mohou vytvářet velké množství různých typů párů bází. V dNA se však vyskytují většinou jen tyto čtyři typy párů a za určitých okolností se tyto páry vytvářejí přednostně a spontánně; c – na příkladu páru AT jsou označeny plnými šipkami chemické skupiny, které vyčnívají do žlábků mezi šroubovicemi a přerušovanými šipkami skupiny zajišťující párování bází.

2. Schéma interakcí „čtenářů“ s úsekem dsdNA. Příklady ukazují různé typy elementárních interakcí a naznačují, že určující informace pro tyto interakce nemusí vždy vycházet z určité sekvence nukleotidů nebo párů bází v rozeznávaném úseku dsdNA. kromě přesného sekvenčního určení se může uplatnit určení přibližné, jež připouští alternativní tvar obrazce, který může rozeznávat stejný protein (někdy ovšem hůře). Jindy se objevuje sekvenční určení ovlivněné mezerníky, u kterých nezáleží na sekvenci. Rozhodující je délka úseku. Existují i určení, u nichž na určité sekvenci vůbec nezáleží. a – interakce s obrazcem daným určitou sekvencí párů bází (např. s restrikční endonukleázou EcoRI; některé restriktázy rozeznávají jedinou sekvenci, jiné i sekvence podobné; b – interakce s dvěma obrazci oddělenými mezerníkem (prokaryotická transkripce); c – interakce s poškozenou dNA (nekomplementární báze).




pro syntézu pak ještě zvýší přesnost proce-su a ovlivní podmínky kopírování tak, aby jiné páry vznikaly jen velmi vzácně. Součás-tí rea lizačních komplexů je velký počet pro-teinů a ncRNA (od non-coding, nekódujících RNA). Výsledkem replikace původní rodičov-ské molekuly dsDNA jsou dvě nové molekuly dsDNA, ve kterých je vždy jeden řetězec starý a druhý nový. Výsledkem transkripce je pri-mární transkript (ssRNA), který se uplatňu-je v dalších buněčných procesech přímo nebo po úpravě jako ncRNA či mRNA (od messen-ger, mediátorová či informační RNA). Mole-kuly mRNA se využívají jako předloha při syntéze proteinů.

Čtenáři na úrovni dsDNA (obvykle pro-teiny anebo ncRNA) např. zajišťují nebo re-gulují zahajovací fázi replikace, transkripce, oprav či segregace DNA. Také se angažu-jí v řadě dalších procesů, při nichž obvyk-le nějaký protein nebo proteinový komplex víceméně specificky rozezná určité místo na dsDNA, nasedne na ně a vykoná nějakou další práci.4 Společným znakem těchto ak-cí je rozeznání místa na dsDNA, které nese informaci o tom, kam má čtenář nasednout. Čtenářem může být jediná molekula i skupi-na propojených molekul (obr. 2).5

Čtenář může také rozeznávat určité poško-zení DNA (na místě, které má být opraveno, se neočekává obvyklé uspořádání dsDNA). Lze předpokládat, že za určitých okolnos-tí vzniklé strukturní anomálie v DNA nebo místa s pozměněnými bázemi (např. metylo-vanými) mohou rovněž nést informaci pro rozeznání, resp. nerozeznání určitého místa na DNA. Existují také úseky DNA hrající roli mezerníku mezi dvěma sekvencemi rozezná-vanými buď jedním, nebo několika různými čtenáři. Jejich délka může výrazně ovlivnit způsob následné interakce s čtenáři, respek-tive mezi sousedními čtenáři, a tím dramatic-ky změnit frekvenci rozeznávání.6 Nezávisle na sekvenci DNA mohou být důležité také délky „výplní“ DNA mezi nějakými dvěma body na chromozomu, na jejichž vzdálenosti závisí pravděpodobnost rekombinace vyme-zeného úseku DNA. Na délce těchto výplní může záviset také stabilita chromozomu.7

Čtení genetické informace DNA na úrovni RNA a proteinů

Při transkripci se genetická informace delegu-je na RNA. Čtenáři informace na úrovni RNA se uplatňují jak při ukončení syntézy primár-ního transkriptu, tak při různých úpravách RNA (např. při sestřihu). Čtení na úrovni RNA se také odehrává v souvislosti s trans-portem pre-mRNA (precursor mRNA, neho-tová mediátorová RNA) a v syntetické fázi při zahájení a při ukončení translace mRNA. Předlohou pro syntézu polypeptidu realizo-vanou translačním aparátem je vnitřní (kódu-jící) úsek mRNA. Podle trojic bází za sebou následujících v kódujícím úseku mRNA se řa-dí aminokyseliny do polypeptidických řetěz-ců. Zákonem pro přiřazování při translaci je tzv. genetický kód. Čtenáři na úrovni protei-nu jsou molekuly stejných nebo různých pro-

4) Příkladem může být blokování syntetického procesu (např. transkripce), připojení dalšího proteinu při stavbě nadmolekulárního útvaru, připojení segregačního aparátu k centromeře a štěpení DNA v oblasti nasednutí enzymu.

5) Informace na dsDNA má v tomto případě charakter prostorového obrazce chemických skupin. Tyto skupiny jsou většinou na bázích ve žlábcích mezi linkami, ale mohou být i na linkách dsDNA. Skupiny obrazce specificky přilnou k doplňkovému obrazci skupin na povrchu čtenáře prostřednictvím řady slabých interakcí. Pozor! V první fázi hledání obrazce se ještě uplatňuje jiná méně specifická informace pro čtenáře, která umožňuje rozeznat a pohybovat se po dsDNA a pozastavit se na místě, v němž se specifický obrazec projevuje na tvaru dsDNA. Těmito typy rozeznávání se však pro zjednodušení ve výkladu podrobněji nezabývám. Je si však třeba uvědomit, že tato část zajištění k čtecímu procesu neoddělitelně patří a nutně zahrnuje informační prvky. Ty nezávisejí přímo na informaci dané sekvencí písmen genetické abecedy. Podobné zásady platí i pro čtenáře na úrovni ssDNA a RNA, kteří nakonec hledají nějakou sekvenci, obrazec skupin či prostorové uspořádání (např. vlásenkovité struktury).

6) Např. frekvence zahájení transkripce je na tomto principu měněna v rozmezí několika řádů.

7) U kvasinkových umělých chromozomů bylo zjištěno, že pokud nemá výchozí DNA určitou nadlimitní délku, chromozom se z buňky snadněji ztrácí.

8) Popřípadě ještě za účasti prekurzorů a možná i jiných nízkomolekulárních látek.

9) Jsou však určité výjimky, např. virové RNA a prionové proteiny.

kre

sba

Vla

dim

ír V

ond

rejs

.

Pokračování seriálu Co je to gen?Vesmír 90, 685, 2011/12Vesmír 91, 77, 2012/2Vesmír 91, 238, 2012/4Vesmír 91, 359, 2012/6Vesmír 91, 600, 2012/10Vesmír 91, 91 673, 2012/11




teinů či RNA, které na tomto proteinu speci-ficky rozeznávají určité místo na jeho povrchu. Podobu tohoto místa určuje spojitá nebo ne-spojitá sekvence DNA (obr. 3).

Enzymy a ncRNA, které zajišťují více či mé-ně specifickou degradaci informačních makro-molekul, rozeznávají jedinečné sekvenční motivy, skupiny sekvenčních motivů (např. restrikční endonukleázy) nebo méně specific-ká strukturní uspořádání pro místo štěpení na daném typu molekul (např. 3'konec řetěz-ce DNA pro 3'-5'exonukleázy nebo vnitřní část polypeptidu pro nespecifické endopeptidázy).

Lze zaměňovat označení čtenář genetické informace a rozeznávaná sekvence (obrazec)?

Specifické obrazce chemických skupin a sek-vence jsou v každém kroku čtení rozeznávány na základě vzájemné interakce informačních makromolekul.8 Proto lze uvažovat o obrá-cení vztahu čtenáře a rozeznávaného místa. Na-příklad úsek dsDNA specificky poznávaný určitým proteinem může být také považován za čtenáře poznávacího obrazce na povrchu proteinu (ten je určen genetickou informací delegovanou na protein záznamem v jiném úseku DNA). Z tohoto hlediska by bylo mož-né DNA, RNA i proteiny považovat při vzá-jemných interakcích jak za čtenáře, tak za nositele rozeznávané informace. Vztahy však nejsou v obou směrech stejné. Informace po-stupně delegovaná z DNA při transkripci na RNA a popřípadě při následné translaci dá-le na protein není přenášena celá. Její obsah se postupně zmenšuje a forma se proměňuje.

Zejména u proteinů v důsledku degenero-vanosti genetického kódu nelze ani teoreti-cky jednoznačně odvodit znění původní in-formace v DNA. RNA i proteiny obvykle nezajišťují přenos delegované informace na další generace potomků.9 Vztah mezi čtená-řem a čteným (rozeznávaným) místem nebý-vá v obou směrech stejný i z jiného důvodu. Bude-li např. inaktivován rozeznávaný úsek regulující transkripci na DNA mutací a kódu-jící sekvence pro rozeznávající transkripční faktor zůstane nezměněna, proces transkrip-ce bude narušen pouze u jednoho transkribo-vaného úseku. V případě narušení informace pro syntézu transkripčního faktoru může být narušena transkripce u celé skupiny nezávisle transkribovaných úseků, pokud není gen pro transkripční faktor duplikován a pokud jde o obecně užívaný transkripční faktor.

Hlavní rozdíl však tkví v tom, že čtení (rozeznání) genetické informace v DNA je propojeno s realizací návodů, a tím je dána jistá charakteristická časová návaznost. Čte-nář vykazuje vůči rozeznávanému místu po-sloupnost následných kroků (např. postup-ný posun k dalším jednotkám dané sekvence při syntéze anebo určité návazné akce či sé-rie akcí po nasednutí na rozeznaný obrazec). Domnívám se, že o relativizaci vztahu je vhodné uvažovat jen v souvislosti s některý-mi interakcemi mezi stejnými makromoleku-lami. Jsou jimi interakce mezi ssDNA v sou-vislosti s homologní rekombinací, interakce mezi RNA a proteiny a hlavně mezi protei-

ny navzájem při vytváření nadmolekulárních útvarů, jako jsou ribozomy, různé enzymové komplexy, buněčná filamenta atp.

Závěrečné shrnutí

Hlavním přínosem molekulární genetiky je objev zákonitostí o čtení genetické infor-mace zaznamenané v DNA na úrovni DNA, RNA nebo proteinů. Záznamy genetické in-formace v DNA a jejich čtení na jednotli-vých úrovních jsou mnohem komplikovaněj-ší a různorodější, než se původně očekávalo. Obsah této informace neurčuje pouze pořadí nukleotidů a jen část této informace je nese-na geny ve smyslu současně uznávaných de-finic. Existují doklady o záznamu genetické informace i na jiných médiích, než je DNA – např. v RNA u některých virů nebo v priono-vých proteinech. Ö

mRNA

ribozom

DNA

terminačníproteiny

AAAUAARNA

místo štěpení

vlásenka – prokaryotický terminační signál

RNA-polymeráza

DNA

RNA

tRNA aminokyselina

oligopeptid

a

b

c

3. Příklady různých způsobů čtení na úrovni RNA a proteinů. Čtení delegované informace může mít různé podoby a jen někdy je informace čtena jako obrazec založený na sekvenci nukleotidů v RNA. Často jsou nositeli informace různé útvary (např. vlásenky) anebo ještě složitější prostorová uspořádání, o jejichž vzniku nerozhoduje určitá sekvence, ale výstavbový princip, který může být zajištěn různými sekvencemi (u vlásenky je to přítomnost tzv. invertované repetice na dNApředloze). a – interakce tRNA (transferová RNA je druh ncRNA) při translaci nesoucí oligopeptid, resp. aminokyselinový zbytek podle za sebou jdoucích tripletů mRNA; b – dva složené proteiny (štěpení stimulující faktor a štěpící a polyadenylační faktor), které se vezou na RNApolymeráze II, rozeznávají zakončující signál transkripce na RNA (sekvenci AAAuAA) záhy potom, co je sekvence syntetizována. Tím je umožněno odštěpení a uvolnění částečně upraveného primárního transkriptu. k dokončení úpravy chybí jen závěrečná polyadenylace 3'oH konce RNA; v prokaryotických buňkách slouží jako signál pro ukončení vlásenková struktura na RNA; c – příklad interakce mezi dvěma proteiny.




Nástup kosmického věku šedesátých let mi-nulého století vnesl – s nepominutelnou ná-zorností šusťáků, dederonových košil a pro-pisovacích tužek – do obecného mínění velmi vtíravou verzi dějinného optimismu: žijeme v době, kdy se už ví skoro všechno a jde jen o to, ono vědění uvést do života a prožluklé skoro zúplna vytěsnit. Není ná-hodou, že právě tehdy Martin Heidegger pí-še: „Rozvinutí filosofie v samostatné, mezi sebou však stále rozhodněji komunikující vědy je legitimním dovršením filosofie. Filo-sofie v současné epoše končí. Našla své mís-to ve vědeckosti společensky jednajícího lid-stva.“

Nuže, na prahu této epochy dokonču-je studium vědy všech věd – matematiky – na brněnské univerzitě Jiří Fiala. Avšak než může naplnit vznešené poslání absol-venta, je podobně jako ostatní mladí mu-žové oné doby konfrontován se zcela jinou rolí absolventa a velmi odlišnou facií světa. Proti očekávání však dotyčná konfrontace nebyla zbytečná. Později o tom píše: „Za zdmi plzeňských kasáren jsem potkal Pet-ra Krále (a nechali jsme si tam posílat vzác-né knihy a opisy z Effenbergerovy knihov-ny a četli to v až neskutečném dostatku času), v tachovských kasárnách pak i Ro-mana Erbena, který mi ukázal své básnic-ké texty i výtvarné práce (na vysvětlenou: oba jmenovaní, které Jiří Fiala seznámil, se stali klíčovými osobnostmi poválečného surrealismu). „Bylo to jedno z těch šťast-ných setkání, na něž právě surrealismus věřil. Kdyby to neznělo jako rouhání, řekl

bych: Pochválena budiž základní vojenská služba!“

Setkání s potenciálem surrealistického postoje na pozadí vševojskové blbárny a rychlokvašeného optimismu doby bylo možná pro Jiřího Fialu opravdu momentem určujícího významu. Nejen jako zdroj jeho celoživotního sepětí se sférou moderního umění, jehož byl fenomenálním znalcem (a v neposlední řadě i aktivním činitelem společenského života umělecké scény), ale především pro bytostné ztotožnění s klíčo-vými komponentami surrealistického po-stoje: ukazování jevů, jimiž se reálný svět děje nad (= sur) rozvrh našeho neprůstřel-ného vědění o povaze jsoucího, propojová-ní disparátních domén zobrazování světa a kultivace zkušenosti, že tato činnost je nejen setrvalým zdrojem zábavy a potěše-ní, ale v první řadě cestou nezpochybnitel-ného poznání povahy světa, stvrzovaného prožitkem pochybnosti, údivu a pochopení. Nevím, jestli Fiala v oněch dobách četl sho-ra připomenutý Heideggerův spis Konec fi-losofie a úkol myšlení, jisté však je, že jeho pozornost se průběžně soustředí přesně do poloh, které Heidegger jako úkol myšlení v době konce filosofie explicitně vymezuje: a priori operačních nástrojů intelektuality a cest, jimiž se k obrazu světa dostáváme. Vstupním předmětem jeho pozornosti se stává kořenová struktura výroku, peripetie logických operací a elementárních mate-matických struktur a jejich ekvivalenty ve skladbě slovních výroků a výstavbě jazyka. Fialova důvěrná znalost formálních jazyků,

u příležitosti udělení Ceny Nadace Dagmar a Václava Havlových VIZE 97 Jiřímu Fialovi

IVaN HoRáČek

laudatio

věda a spoleČnost

kresba © Vladimír Renčín.




okořeněná praxí programátora Českoslo-venských drah (mimochodem – byl auto-rem několika knih o programovacích jazy-cích), kombinovaná s ojedinělým smyslem pro sémantickou proměnlivost přirozené-ho jazyka, disponujícího surovou krásou nečekaných spojení, otevírá mu prostor pro rigorózní analýzu strukturního pozadí aktu sdělení a významových soudů.

Jeho přednášky o těchto tématech v sedm-desátých a osmdesátých letech patřily bez-pochyby k vrcholným událostem intelek-tuálního dění českého disentu. K jejich působivosti přispěla ovšem nejen udivující vytříbenost argumentačního aparátu a ne-čekané průhledy k horizontům daleko za hranice standardních výkladových rám-ců. V míře jinde nevídané bylo zde ukázá-no bezpodmínečné otevření vůči faktické jevovosti světa, pokora vůči smyslu věcí, který svět svým děním vyjevuje. Tak jako skutečný význam slov vyvstává teprve s dy-namikou spojení, v nichž se fakticky ob-jevují, o reálné povaze světa se dovídáme ze setkání, jimiž se nám svět dává – jsme--li ovšem ochotni na tato setkání přistoupit a jejich sdělení přijmout. Toto poselství, to-lik kontrastující se zdánlivou objektivitou pragmatických věd, sdělovala setkání s Ji-řím Fialou s nepřehlédnutelnou názorností. K setkáním, jimž on sám věnoval soustře-děnou pozornost, patřila v nezanedba-telné míře díla myslitelů s podobně výluč-ným vztahem k povaze jsoucího. Zevrubné věcné a kontextuální analýzy děl Descarta, Wittgensteina, Fregeho, Gödela, Jasper-se, Poincarého, Poppera, Flussera a řady dalších vyústily v příslovečně dokonalé překlady (kolem 35 knižních titulů), dí-ky nimž je dnes českému čtenáři dostup-ný velmi ucelený korpus pramenných děl novověké filosofie. Nesčetné semináře a v porevoluční době i soustavné univer-zitní kurzy analytické filosofie, epistemolo-gie, teorie jazyka, komunikace, filosofické logiky, filosofie vědy a vědecké metodolo-gie na půdě Matematicko-fyzikální fakulty UK a Západočeské univerzity v Plzni ilu-strují další stránky praktického působení Jiřího Fialy. Jejich vlastním úběžníkem by-

la propedeutika vzdělanosti. Vzdělání kdysi souviselo s ambicí dokázat, že domnělé jistoty doby jsou iluzivní. Společnost, která ve jménu domnělé efektivity a oslněná představou, že vše může podřídit kontrole ekonomického pohledu, osekává svobodu myšlení, a tím se připravuje o možnost rozpoznat iluze jako iluze, se upsala nevzdělanosti, ať ve svých databázích shromáž-dila jakoukoliv sumu vědění. Slovy Konrada Liessmanna (ze závěru jeho Teorie nevzdě-lanosti), jež Fiala zdůrazňuje ve svém lau-datiu prosloveném při udělení ceny VIZE 97 v roce 2010 právě Liessmannovi, připo-míná zvláštní důležitost tohoto úkolu. Ve společnosti, identifikující se technologií pokroku, stává se totiž vzdělanost jedinou zárukou intelektuální svobody a morální konsistence společenského dění.

Nebudu se pokoušet hodnotit Fialův věc-ný přínos v četných oborech, jimiž se zabý-val. K tomu, jako biolog, nejsem povolán a při této příležitosti o to ostatně ani ne-jde. Mohu nicméně velmi odpovědně stvr-dit rozsah jeho inspirujícího vlivu v oblas-tech daleko za oborovými hranicemi jeho vlastního působení. Nejen pro připomíná-ní, jak snadno se mohou obecniny a obra-zy světa, produkované speciálními vědami, stát pouhými ideologickými deklarace-mi, rezignujeme-li na niterné pochopení vstupních rámců intelektuálního diskursu (a nevyřčených předpokladů novověkých věd), ale třeba i pro to, jak dokázal ob-skurní peripetie formální logiky či struk-turní analýzy ukazovat jako strhující akty všeobecně srozumitelného intelektuálního dobrodružství a smysluplné zábavy. Nebo lehkostí zdánlivě zcela samozřejmé amal-gamace jedinečné imaginace a ultimát-ní důvěry ve smysl věcí s ryze praktický-mi postupy intelektuální explorace. Ty ozřejmuje třeba následujícím výrokem: Máme-li si všimnout nějakého jevu, musí být tento jev vyčleněn z běžných souvislostí, které jej zakrývají a činí pro nás neviditelným. Ne-boť každý způsob vidění je současně způsobem nevidění. A tomuto vyčlenění, této proměně pohledu se říká ozvláštnění. Mimochodem: je to opak nyní módního zviditelnění, jež chce učinit viditelnými jevy, které za vidění nestojí,

Prof. RNDr. Ivan Horáček, CSc., (*1952) vystudoval Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy v Praze. Na katedře zoologie této fakulty vedl oddělení zoologie obratlovců. Zabývá se systematikou, evolucí a ekologií savců, zejména netopýrů, paleoekologií čtvrtohor a filosofickými přesahy přírodovědných témat.

jiří Fiala: Výška šířka hloubka časVybrané meditace filosofické

Malovaný kraj Břeclav a O.P.S., Praha 2013, 224 stran




a jehož skutečným cílem je zabránit vidění toho, co by se vidět mělo.

Pro porevoluční obnovu myšlenkové-ho ukotvení českého intelektuálního ži-vota byl ozvláštňující potenciál Fialova působení jedním z klíčových faktorů. Jiří Fia la patřil k výlučným osobnostem, pro něž průběžné spojování neslučitelného a ozvláštňování samozřejmého netušený-mi souvislostmi bylo přirozenou součástí a možná i nejvlastnějším smyslem pobývá-ní ve světě. Byl zosobněním vzdělance, je-hož inspirativní působení daleko přesahu-je rozměr přítomnosti.

Jiří Fiala zemřel nečekaně 23. 11. 2012. Jeho brilantní průhledy napříč zdánlivě disparátními doménami pobývání ve svě-tě, cit pro souvislosti, neprodyšně překry-té nánosy závazných pravd a čítankových moudrostí, poznání s humorným nadhle-dem průběžně – pro poznání samé – vydo-bývaná žitým hledáním skutečné povahy věcí zůstanou ve vzpomínkách pamětní-ků hodně dlouho. Bohužel z větší části jen tam – asi 200 publikovaných textů, kte-ré napsal či editoval, je z jeho myšlenko-vého odkazu jen malým zlomkem. V kaž-dém případě přinejmenším jeho poselství o vzdělání jako – řečeno jeho slovy – vědo-

mí souvislostí, schopnosti rozumět, tj. vytvářet kontexty, v nichž to, čemu chceme porozumět, dává smysl, však z důvodů, o nichž jsme ho-vořili, zapomenout nesmíme.

Nyní, zdá se, stojíme znovu na prahu do-by, která už opět ví skoro všechno, doby, kdy tázání po povaze jsoucího zdánlivě opět nachází své místo ve vědeckosti spo-lečensky jednajícího lidstva. Pohříchu pra-xe dnešní vědy, designované možnostmi nejnovějších instrumentálních šotků, mě-ní prvotní entuziasmus a zvídavost svých pretendentů stále závazněji na dovednosti v získávání finančních prostředků k obživě stále nenasytnějších šotků a excesivní pro-dukci publikací, jejichž životnost je fatálně vymezována dalšími vlnami instrumentál-ních inovací.

Ve stále se zrychlujícím koloběhu falsifi-kovatelných hypotéz praktické vědotechni-ky není již pro pochybování, údiv a nachá-zení sebe sama na substrátu poznávaného příliš místa. Gejzíry patřičně zviditelňova-ných výpovědí o povaze věcí (a v posledku i společenské dění dnešního světa) prová-zí pak stále očividněji nezbytný souputník neprůstřelné správnosti spočetných obra-zů jsoucího – bezvýchodná nuda.

V soukolí pokroku opět cosi skřípe. Mož-ná je to i tím, že z našich sebestředných reprezentací světa se jaksi vytratil nezjev-ný rozměr lidského pobývání ve světě vy-mezovaný, řečeno slovy filosofa, údivem nad hvězdným nebem nad hlavou a mrav-ním zákonem ve mně. Rozměr, který nad sférou každodenních spočetností vytyču-je prostor ozvláštňující naše počínání izo-morfismem smyslu; prostor, jehož topolo-gii jasnozřivé průhledy, provázející životní cestu Jiřího Fialy, ozřejmovaly s nebývalou názorností.

Cena Nadace Dagmar a Václava Hav-lových VIZE 97, v jejíž radě Jiří Fiala mi-mochodem od počátku působil, je jednou z mála institucí, která jsoucnost zmíněné-ho prostoru s naléhavou důrazností připo-míná. Souvislosti, v nichž tuto skutečnost zmiňuji, její význam velmi podtrhují.

To, že se toto ocenění dostává dnes právě Jiřímu Fialovi, je pak bezpochyby více než šťastným rozhodnutím. Ö

kresby na této straně © Vladimír Renčín.




Nuže pokročme už kousek dál v na-šem příběhu. Descartes provedl první velký obrat, tj. revoluci, v matematice od dob antické vědy. Součástí této re-voluce byla algebraizace geometrie: Des-cartes začal počítat s úsečkami jakož-to veličinami. Geometrické problémy pak mají vždy tvar: dány jsou nějaké úsečky (Descartes je označí malými písmeny ze začátku abecedy: a, b, c,…) a máme najít nějaké úsečky nezná-mé (ty Descartes označí malými pís-meny z konce abecedy: x, y, z). Udělá se to tak, že se najde dostatečný po-čet vztahů (poměrů) mezi známými a neznámými úsečkami, s těmito vzta-hy se pak počítá algebraicky tak dlou-ho, až se dostanou algebraické rovnice pro neznámé veličiny a řešení těchto rovnic je pak řešením dané geometric-ké úlohy. Podívejme se na něco jedno-duchého, co se nám ještě bude hodit: Máme dány úsečky a a b a máme najít úsečku x = ab. Z podobnosti trojú-helníků dostaneme a : x = x : b, a tedy x2 = ab. Zde nám k řešení úlohy stači-lo pravítko a kružítko.

káží vyřešit jen kvadratické rovnice a rovnice, které se na rovnice kvad-ratické dají převést (rozložit). Může-me však použít nějaká složitější geo-metrická zařízení. Řešení takových rovnic jsou průsečíky algebraických křivek, tj. křivek, které jsou popsány polynomy (například v souřadnicích x a y). A takové křivky se dají nakres-lit pomocí kloubových mechanismů, o nichž jsem psal v minulém příběhu. Všimněme si ještě koeficientů, kte-ré se vyskytují v našich polynomech: jsou to opět polynomy v daných úseč-kách a, b,… s racionálními koeficienty.

Připustíme-li konstrukce pouze po mo cí pravítka a etalonu, můžeme úsečky sečítat, odečítat, násobit, dě-lit a dále můžeme pro dané úsečky a a b zkonstruovat úsečku a2 + b2

(k tomu stačí úsečky jen přenášet a v posledním případě udělat z úse-ček a a b odvěsny pravoúhlého troj-úhelníku – jeho přepona pak bude právě ona odmocnina).

Teď to otočíme a položíme naši hlavní otázku: Jaké konstrukce lze těmito prostředky provádět a jaké ne? Tuto otázku jsme ale už převedli na otázku algebraickou.

Začneme jednou danou úsečkou, kterou prohlásíme za úsečku jednot-kovou. Zvolíme dvě souřadnicové osy, přeneseme na ně tuto jednotko-vou úsečku a začneme zjišťovat, ja-ké body můžeme vypočítat pomocí zmíněných operací: sečítání, odečí-tání, násobení, dělení a odmocňová-ní součtu dvou druhých mocnin. Jde tedy o to, co můžeme dostat z čísla 1 postupným sečítáním, odečítáním, násobením, dělením – zatím je to jasné: to jsou přece zlomky, tedy ra-cionální čísla. My ale můžeme počí-

tat a2 + b2 , kde a, b jsou už vypoč-tená racionální čísla, výsledek přidat a zase sečítat, dělit, odmocňovat atd. A tak donekonečna.

Řekněme to teď jinak: množina těch bodů, které můžeme vypočítat (tedy zkonstruovat pomocí pravítka a etalonu), sestává z těch bodů, je-jichž souřadnice patří do nej menší množiny, která obsahuje 1 a je uzavře-ná vůči sečítání, odečítání, násobení, dělení a výpočtu druhé odmocniny součtu dvou čtverců. Uzavřeností se zde rozumí, že obsahuje-li tato mno-žina čísla a a b, pak obsahuje i a + b, a – b, ab, a/b, a2 + b2 . Poznamenej-me zde ještě, že tam patří například i a2 + b2 + c2, protože tato odmocni-na se rovná

b2 + c2a2 + ( )2 .

Takto vypočteme (a tedy zkon-struujeme) nekonečně mnoho bodů roviny, zdaleka ne ovšem všechny. Množství všech vypočtených bo-dů je spočetné (tj. je jich stejně jako přirozených čísel 1, 2, 3…), zatím-co všech bodů v rovině je nespočetně mnoho. Přesto je tato prořídlá rovina zajímavá. Teď se ale ocitneme v dal-ším – tentokrát velkém příběhu.

V roce 1899 vyšlo poprvé „paradig-matické“ dílo Davida Hilberta Zákla-dy geometrie. Paradigmatické bylo proto, že se stalo vzorem (paradig-matem) dokonalých axiomatických systémů a pozvedlo matematiku na novou a vyšší úroveň dokonalosti. Hilbert pojal geometrii jako formál-ní systém, v němž jsou pojmy jako

„bod“ nebo „přímka“ vymezeny im-plicitně, tj. definovány vztahy, které musí splňovat. Nemá pak smysl klást otázky, jako „co je to bod?“. Poz-dější terminologií řečeno to byl čis-

3JIřÍ FIala

Co nelze zkonstruovat?

MateMatika

Doc. RNDr. Jiří Fiala (*1939–2012) vystudoval Přírodovědeckou fakultu MU v Brně. Zabýval se filozo-fií matematiky a logiky. Přednášel analytickou filosofii a epistemologii na Západočeské univerzitě. Vydal tři čí-tanky textů analytických filosofů. Kromě jiných textů přeložil řadu knih, například Karl Popper: Logika vědec-kého bádání, Paul K. Feyerabend: Rozprava proti meto-dě, B. Mandelbrot: Fraktály, René Descartes: Regulae ad directionem ingenii – Pravidla pro vedení rozumu.

Tato třetí část příběhu (viz Vesmír 90, 462, 2011/7; 90, 524, 2011/9) bude sice nej-těžší, ale také nejkrásnější a nejpřekvapivější. Půjde v ní o přesné vymezení toho, co se dá zkonstruovat a co se nedá zkonstruovat pomocí pravítka a etalonu. Stejně jako v částech předcházejících zde nepůjde ani o skládání papíru, ani o konstrukce po-mocí pravítka a etalonu; to snad lze pokládat za „zábavnou geometrii“ (a jistě ještě s dodatkem: jak pro koho), praktický smysl to ale nemá žádný. Ale buďme opatrněj-ší: praktický smysl či „užitečnost“ závisí přece na tom, do jakých rukou se to dostane. Celý tento příběh zde vyprávím proto, aby se ukázalo, jakými zvláštními obraty se vyvíjí matematika (a věda) vůbec. Ukázat se to může jen na něčem velmi konkrét-ním, ale o toto něco zde nakonec vůbec nejde.

x

ba

Složitější úlohy mohou vést k rovni-cím vyšších stupňů a otázka zní: Ja-ké prostředky potřebujeme pro (geo-metrické) řešení dané rovnice? Ve většině případů nebude stačit pravít-ko a kružítko; tyto nástroje totiž do-




tě strukturalistický přístup: nezají-máme se o prvky samotné, nýbrž jen o vztahy mezi nimi. Tento „struk-turalistický“ přístup je přítomen už u Eukleida; přihlouplé definice bodu a přímky byly do Eukleidových Zá-kladů dodány později nějakým „me-todikem“. Jako důkaz může postačit to, že Eukleidés tyto definice nikde nepoužil a ani nepotřeboval.

Pro formální systémy či struktury můžeme ovšem konstruovat modely, a tak jim dodat „tělo“. V nejznámějším modelu elementární geometrie (v ro-vině) je bodem dvojice reálných čísel („souřadnic“ tohoto bodu), přímky jsou reprezentovány lineárními rov-nicemi atd. Všechny axiomy jsou spl-něny, a tak tento model může poslou-žit i jako důkaz bezespornosti daného axiomatického formálního systému (za předpokladu bezespornosti systé-mu reálných čísel – dnes bychom řek-li atd. do nekonečna). Existují však i méně obvyklé, „nestandardní“ mo-dely elementární geo metrie v rovi-ně. Například tento, který vychází z obyčejné roviny, z níž vyjmeme je-den bod O. Body pak budou všech-ny zbývající body roviny, přímkami však budou kružnice, které procháze-jí (odstraněným) bodem O. Všechny axiomy jsou splněny; chcete-li, zkus-te si rozmyslet, jak v tomto modelu vypadá rovnoběžka k dané přímce procházející bodem mimo ni, nebo si nakreslete trojúhelník (bude se-stávat z oblouků tří přímek-kružnic) a přesvědčte se, že součet úhlů je ro-ven dvěma pravým.

Neřekli jsme si ale zatím vůbec, jak Hilbertovy axiomy vypadaly, a ani to neuděláme, protože to k po-chopení tohoto příběhu nepotřebu-jeme. Bude nám stačit to, že jsou rozděleny do pěti skupin: první se týká incidencí (bod leží na přímce, dvě přímky se protínají v bodě atd.), druhá uspořádání (daný bod leží mezi jinými danými body atd.), třetí kongruence čili shody (kdy jsou dvě úsečky nebo dva úhly shodné), čtvr-tá skupina obsahuje axiom o rov-noběžkách (bodem mimo danou přímku lze vést jedinou rovnoběžku). Pátá skupina sestává ze dvou axio-mů (nazývaných axiomy spojitosti): jedním je archimedovský axiom, který zaručuje možnost měření, a druhým je axiom, který má povahu zcela od-lišnou od axiomů předcházejících – požaduje, aby to, co bude splňovat všechny předcházející axiomy, by-lo „úplné“ v tom smyslu, že se to už nedá rozšířit na něco bohatšího. Te-prve tento trochu podivný axiom zaručuje, že bodů v rovině bude

„dostatek“, dokonce, že jich bude „akorát tolik, kolik jich má být“.

A teď možná překvapení: ta „říd-ká“ geometrie, v níž body jsou jen to, co se dá získat sečítáním, odečítá-ním, násobením, dělením a odmoc-ňováním součtu čtverců (tedy to, co se dá udělat obyčejným skládáním papíru nebo pravítkem a etalonem), splňuje všechny Hilbertovy axiomy s výjimkou posledního (úplnosti). Hilbert tak v Základech dokázal, že poslední axiom je nezávislý na ostat-ních axiomech, tedy že z nich nemů-že být odvozen. Udělal to proto tak, že zkonstruoval model, v němž platí všechny axiomy kromě axiomu po-sledního.

Stále však nemáme pořádnou od-pověď na výchozí otázku: co lze a co nelze zkonstruovat pravítkem a etalonem. Co je to za čísla, kte-rá dostaneme uvedenými algebraic-kými operacemi? Jak se liší od těch čísel, která lze zkonstruovat pravít-kem a kružítkem – a liší se vůbec? To, co lze zkonstruovat pravítkem a kružítkem, se dostane podobně: základními algebraickými operace-mi a ne omezeným odmocňováním: výpočtem druhých odmocnin i z ji-ných výrazů než jen součtu čtver-ců, například a2 – b2. To totiž pak dovolí řešení kvadratických rov-nic, což stačí k výpočtu průsečíků přímky a kružnic nebo dvou kruž-nic (nic složitějšího při konstruk-cích pravítkem a kružítkem nepo-třebujeme).

Takže: co je to za čísla? Odpověď na tuto otázku dal rovněž David Hilbert v citované knize. Rozhod-ně jsou to čísla algebraická, tj. jsou to kořeny algebraických rovnic s racio-nálními koeficienty. Nyní začne náš příběh stoupat stále strměji do vyso-kých pater matematiky, a abychom jej vůbec dokázali sledovat, budu jej muset vyprávět ve zjednodušené po-době, bez pořádných definic a samo-zřejmě bez důkazů. Přesto si myslím, že se vyplatí jej sledovat, protože vypovídá o tom, jak nepředvídatel-nými cestami se vyvíjí matematika a věda vůbec.

Zpočátku bude stoupání ještě po-měrně mírné. Dané algebraické číslo je tedy kořenem nějakého polynomu s racionálními koeficienty. Takových polynomů je ovšem nekonečně mno-ho. Zvolíme ten, který je nejjedno-dušší, minimální, tj. takový, který už nelze rozložit na polynomy jed-nodušší (říká se mu „ireducibilní“). Tento polynom má ovšem ještě další kořeny (zvané konjugované). Pokud jsou všechny tyto kořeny reálné, na-zývá se výchozí algebraické číslo to-tálně reálné. Dá se dokázat, že pokud jsou (algebraická) čísla a, b totálně reál ná, jsou totálně reálná i čísla a + b,

a – b, ab, a/b, a2 + b2 . Racionální čísla jsou samozřejmě totálně reál-ná (pro racionální číslo r je odpo-vídající ireducibilní rovnice prostě x – r = 0).

Všechna čísla, která můžeme zkon-struovat (pravítkem a etalonem), jsou tedy totálně reálná. To Hilber-tovi stačí k tomu, aby předvedl pří-klad konstrukce, kterou lze uskuteč-nit pravítkem a kružítkem, niko li ale pravítkem a etalonem: Sestrojit troj-úhelník, když je dána přepona c a jed-na odvěsna a. Jde tedy o výpočet (konstrukci) b = c2 – a2 . Pravít kem a kružítkem se udělá snadno (viz ob-rázek výše s polokružnicí). Pravít-kem a etalonem to nejde. Například (Hilbert) když c = 1, a = | 2 | – 1, pak

b = 212 – (| | – 1)2 = 22| | – 2 .

b není totálně reálné číslo. Lze se o tom přesvědčit tak, že nalezne-me nejjednodušší rovnici (s racio-nál ními koeficienty!), kterou toto číslo splňuje x4 + 4x2 – 4 = 0, takže x2 = –2 ± 2| 2 | a dva kořeny jsou imaginární (protože na pravé straně může být záporné číslo).

Geometrická úloha začíná tím, že jsou dány nějaké úsečky a máme zkonstruovat nějakou jinou úsečku, která je funkcí těchto úseček. Da-né úsečky můžeme pokládat za pa-rametry geometrické úlohy a řešení úlohy je pak funkcí těchto parame-trů. Řekneme teď jinými slovy to, k čemu jsme dospěli: Jestliže tato funkce f(a,b,…) se dostane z parame-trů a, b,… sečítáním, odečítáním, ná-sobením, dělením a odmocňováním a jestliže tato funkce pro všechny reál né hodnoty parametrů dá totál-ně reálné číslo, pak se při jejím vý-počtu mohou provádět odmocniny jen ze součtu čtverců dvou čísel.

Kritérium toho, zda lze či nelze nějakou konstrukci uskutečnit po-mocí pravítka a etalonu, bude tedy spočívat v tom, zda dokážeme do-sáhnout toho, abychom při odmoc-ňování odmocňovali vždy výraz se-stávající ze součtu čtverců. To by šlo, pokud bychom uměli dokázat následující tvrzení. Pro jeho formu-laci potřebujeme ještě připomenout, že racionální funkcí parametrů (pro-měnných) a, b,… (s racionálními ko-eficienty) se rozumí výraz, který se dostane sečítáním, odečítáním, ná-sobením a dělením parametrů; kaž-dá taková funkce je tedy podílem polynomů parametrů s racionálními koeficienty. A potřebné tvrzení zní takto:

Každou racionální funkci parametrů s racionálními koeficienty, jež pro všech-ny reálné hodnoty parametrů nabývá




nezáporných hodnot, lze vyjádřit ve tva-ru součtu čtverců racionálních funkcí parametrů s racionálními koeficienty.

Můžeme tušit, že důkaz této věty nebude nic jednoduchého. Její dávný předchůdce, který pochází od Fer-mata a který říká, že každé přiroze-né číslo lze vyjádřit jako součet (nej-výše čtyř) čtverců přirozených čísel: 2 = 12 + 12, 3 = 12 + 12 + 12, 4 = 12 + 12 + 12 + 12, 5 = 22 + 12, 6 = 22 + 12 + 12, 7 = 22 + 12 + 12 + 12

atd., si musel na důkaz počkat dlou-ho; velkému Eulerovi se to nepoda-řilo, až Lagrangeovi v roce 1840.

A opravdu. Hilbertovi se podaři-lo dokázat složitě tuto větu jen pro případ jednoho parametru. O něco později (1903) tento důkaz zjedno-dušil Edmund Landau (slovo zjed-nodušil bychom měli dát do uvozo-vek, protože jeho důkaz má dvanáct stránek spletitých úvah a výpočtů). Když se v srpnu roku 1900 konal v Paříži památný druhý mezinárod-ní kongres matematiků, vystoupil na něm David Hilbert s přednáškou, začínající poněkud patetickými slo-vy: „Kdo by si nepřál poodhalit rouš-ku, za níž se skrývá budoucnost, aby uviděl pokrok naší vědy a tajemství její-ho rozvoje v budoucích staletích?“ Pak ve své přednášce o budoucích pro-blémech matematiky podal seznam 23 problémů, jejichž řešení by moh-lo ovlivnit vývoj matematiky v nad-cházejícím století. Pro přednášku jich vybral jen deset, všechny pak otiskl v témže roce německy a poz-ději francouzsky v aktech tohoto kongresu. Nemýlil se, šlo o zcela mimořádnou událost, která neměla obdoby ani v minulosti, ale dodnes ani – jak se ukázalo – v budoucnos-ti (i když se mnozí pokoušeli sesta-vovat různé seznamy problémů). Ne všechny Hilbertovy problémy by-ly formulovány ostře, některé spíše připomínaly programy, takže odpo-věď na otázku, jak to vypadá po sto letech, není zcela jednoznačná, ale obecně se soudí, že za vůbec nevy-řešené lze pokládat už jen tři problé-my (6, 8 a 16).

Problém, o němž jsme hovořili, do-stal číslo 17 a dočkal se řešení poměr-ně brzy – po necelých třiceti letech. Jeho řešení znamenalo podstatný pokrok v moderní („abstraktní“) algeb ře a její první všeobecné uzná-ní. Řešení přišlo v roce 1927 od Emi-la Artina (1898–1962), který krátce předtím společně s Otto Schreierem (1901–1929) rozvinul teorii formálně reálných těles. „Těleso“ je jednou ze základních struktur algebry. Český název je prostým překladem němec-kého termínu „Körper“ a je třeba mu rozumět v tom smyslu, v němž se vy-skytuje ve spojeních jako „hudeb-

ní těleso“ čili jako „korpus“, tj. jako soubor. Podobně je tomu i s další-mi názvy algebraických struktur: okruh, grupa: jsou to (nepříliš vy-nalézavá) označení různých struk-tur, tedy souborů (množin) s něja-kými operacemi. Těleso je množina, na níž jsou definovány operace se-čítání, odečítání, násobení a dělení, splňující přirozené požadavky, vy-jádřené jako axiomy. S tělesy jsme se už setkali: racionální čísla, reálná čísla nebo čísla komplexní s obyčej-ným sečítáním atd. jsou tělesa, právě tak i to, co jsme dostali výše z racio-nálních čísel opakovaným sečítáním, odečítáním, násobením, dělením a odmocňováním součtu čtverců. Tato tělesa jsou navíc uspořádaná, tj. je tam definován vztah „být menší než“, který rovněž splňuje obvyklé požadavky. Tělesem je také množi-na racionálních funkcí s racionální-mi koeficienty.

Artinovi a Schreirovi se podařilo touto abstrakcí vyjasnit Hilbertův problém a objevit to, na čem skuteč-ně záleží, natolik, že Artin pak mohl podat úplné řešení. Takové postu-py se v matematice občas vyskytují: místo původní úlohy se vyřeší zdán-livě mnohem obtížnější obecná úlo-ha – a ukáže se, že snadněji než úlo-ha původní.

V tělese komplexních čísel platí i2 = –1. Taková tělesa je třeba vylou-čit: formálně reálným tělesem se nazý-vá těleso, v němž nemůže být součet čtverců jeho prvků roven –1, nebo ji-nak řečeno: je-li součet čtverců ně-jakých prvků nulový, musí být tyto prvky nulové. Artin pak dokázal to-to tvrzení: součty čtverců ve formálně reálném tělese jsou přesně ty prvky, kte-ré jsou při všech uspořádáních tohoto tělesa kladné (jsou „totálně kladné“). Odtud pak už Artin mohl odvodit Hilbertovu domněnku: Máme dáno formálně reálně těleso, které připouští jen jedno uspořádání (a toto uspořádání je archimedovské). Pak každá racionální funkce f(x1, x2, …xn), která nenabývá záporných hodnot pro žádné hodnoty z tělesa, je součet čtverců v racionálních funkcích proměnných x1, x2, …xn.

Snad to bylo možné aspoň „glo-bálně“ sledovat; přesnější formulace by byly neúnosně složité a zde zce-la zbytečné. K pořádnému výkladu je nezbytné se obrátit k lepším učeb-nicím algebry (například ke klasické americké učebnici S. Langa).

Vypadá to, že zde by náš příběh mohl skončit. Není tomu ale tak. Arti nův důkaz je totiž důkaz „exis-tenční“: dokázána je jen existence ta-kových funkcí, součtem jejichž čtver-ců je daná funkce. Není podán ani náznak, jak by se takové funkce daly

najít. Pro jistotu dvě kratičká objas-nění. První se týká pojmu existenč-ního důkazu a pomohu si jednodu-chým příkladem: Budeme-li mít 999 krabiček a budeme-li vědět, že je v nich tisíc kuliček, pak víme, že exis-tuje aspoň jedna krabička, v níž jsou přinejmenším dvě kuličky. Důkaz je prostý: kdyby v každé krabičce byla jen jedna kulička, tisící by nám zbyla. Tento existenční důkaz ale nepodává vůbec žádnou informaci o tom, v kte-ré krabičce jsou aspoň dvě kuličky. Musíme je prohledat (a budeme na to v průměru potřebovat otevřít zhruba 500 krabiček); víme jen, že hledání nebude marné. A druhé objasnění se týká toho, k čemu by nám to v našem případě mohlo být dobré; kdyby ten důkaz byl konstruktivní, tj. byl ná-vodem na nalezení potřebných funk-cí, pak by bylo možné naprogramo-vat počítač tak, aby za nás řešil úlohy geometrie pravítka a etalonu. Nesmí-te se ale moc ptát, k čemu by nám to nakonec bylo dobré. V tomto případě třeba k ničemu, ale někde by mohly číhat problémy užitečné, které by se mohly vyřešit podobně.

Nuže na odpověď na tuto poslední otázku se muselo počkat dalších tři-cet let a přišla z oblasti, v níž by to asi nebyl čekal ani velký Hilbert. V roce 1955 zveřejnil jeden z významných logiků minulého století Abraham Robinson výsledky týkající se zhru-ba řečeno metamatematiky algebry. Na ně o dva roky později navázal Georg Kreisel, další významný lo-gik a přítel Kurta Gödela, a popsal explicitní metodu konstrukce hleda-ných funkcí (součet jejichž čtverců je pak roven zadané funkci). Když se s tím Artin seznámil, podotkl prý, že by přece jen dal přednost čisté-mu existenčnímu důkazu před kon-strukcí vyžadující 22100 kroků.

Co se dělo pak, nevím, nevím ani, zda se něco dalšího dělo. Můj odhad je, že Kreiselův algoritmus je bezna-dějně složitý. Nikoli ovšem ve smys-lu nějaké spletitosti, nýbrž proto, že vyžaduje příliš mnoho kroků na to, aby vůbec dal i na nejrychlejších po-čítačích nějaké výsledky za rozum-nou dobu. A odhadoval bych, že ně-kdo už dokázal (nebo dokáže), že v principu žádný rychlejší algorit-mus neexistuje. Ale také třeba, že existují nějaké rozumné algoritmy, které nevyřeší všechny námi zkou-mané geometrické problémy, avšak všechny „rozumné“ (či „generické“) ano – ovšem s tím, že musíme rezig-novat na nějaké formální kritérium rozumnosti problému.

Můžeme my vlastně vůbec říci o nějakém problému, že byl s defini-tivní platností vyřešen? Ö




Motto: Čteš krásnou literaturu?Vrtím hlavou.Ale to o hodně přicházíš. Spisovatelé vidí, kam spějeme, dřív než vědci.

(z recenzované knihy)

Proč upozorňovat v časopise zaměřeném na popularizaci vědy na beletrii? Z toho důvo-du, že hrdinové vyprávění, o kterém chci psát, jsou vědci a hlavní zápletka takřka de-tektivního příběhu se rozvíjí kolem vědec-kého poznání a hlavně jeho motivace a dů-sledků. Dále pak jde o knihu, která vzbudila velký čtenářský zájem, stala se záhy bestsel-lerem a byla zfilmována,1 takže se dá očeká-vat, že se čtenáři s názorem autora ztotožnili (i když… viz níže).

Román se odehrává v zimní Kodani a na moři v blízkosti Grónska a skvěle vytváří chladivou atmosféru. Neměl by tedy chybět v knihovničce žádného polárníka. Hlavní hr-dinkou je glacioložka Smilla, která je po ma-mince Gróňanka. Po smrti matky se ve svých deseti letech ocitne u otce v Dánsku, a re-prezentuje tak generaci Gróňanů, kteří by-li vychováváni v internátních školách a ztra-tili kontakt s tradičním způsobem života. V důsledku toho stojí na rozhraní dvou kul-tur a nepatří do žádné z nich. Neztotožňu-je se s úsilím západní přírodovědy o poznání světa, protože pozoruje důsledky aplikova-

ných vědeckých projektů na svou domovinu – drancování nerostného bohatství od kryoli-tu po ropu. A neztotožňuje se ani s dánskou politickou korektností a snahou nezaplést se do žádných problémů. Na druhou stranu má ráda luxus, nosí kožešinové kloboučky a kalhoty podšité hedvábím.

Malý kamarád hlavní hrdinky, inuitský chlapec Izaiáš Christiansen (jméno určitě nebylo vybráno náhodou), spadne ze stře-chy domu a zabije se. Smilla však vysvětlení policie, že jde o nešťastnou náhodu, nevěří. Protože ví, že se chlapec bál výšek, a protože ji zaujmou nezvyklé otisky jeho bot ve sně-hu na střeše, začíná své vlastní vyšetřování případu. Kromě toho, že je až bláznivě od-vážná při získávání informací z různých ar-chivů a od různých osob, zásobuje čtenáře spoustou postřehů o ledu a sněhu (ale třeba i o rychlosti chladnutí mrtvol), které si ne-zadají s poučnými popisy Julesa Verna (nebo spíš Dana Browna?). Vyprávění je také pro-tkáno vzpomínkami na dětství v Grónsku, problematický vztah s otcem, vědecké výpra-vy a internátní školy. Příběh pěkně graduje a přesouvá se z prostředí velkoměsta na pa-lubu tajemné lodi Kronos (jméno opět určitě symbolické), plující z neznámých pohnutek za neznámým cílem.

Záhadu nakonec slečna Smilla vyřeší. Chlapec se účastnil se svým otcem výpravy kryolitické společnosti k malému ostrůvku na západním pobřeží Grónska, při níž měl být tajně rozřezán a odvezen zvláštní meteo-rit, který, ač není radioaktivní, vyzařuje tep-lo a rozpouští okolní ledovec. Tato tajná vý-prava za získáním meteoritu končí úmrtím členů posádky a musí být předčasně ukon-čena. Zároveň se zjistí, že v jezírku pod le-dovcem kolem meteoritu číhá smrtící para-zitický červ, který je zodpovědný za jejich smrt. Jediný, kdo nákaze odolal, je právě malý chlapec.

Mysteriózní rozuzlení obohacuje naučné statě o sněhu a ledu o problematiku meteori-tů a parazitických hlístic. Zatímco teplo me-teoritu je prostě jen záhadou, na smrtícím parazitu si dal autor opravdu záležet. Nazval jej Dracunculus borealis a zkombinoval v něm vlastnost skutečně existujících parazitů – vla-sovce medinského (Dracunculus medinensis) a jiných hlístic čeledi Anisakidae. Vlasovci se podobá vzhledem a životním cyklem, ji-ným hlísticím čeledi Anisakidae zase geogra-fickým rozšířením, možností infikovat kytov-

PETER HØEG: Cit slečny smilly pro sníh

Argo, Praha 1997 a 2008, překlad Robert Novotný

Přírůstky do polárníkovy knihovničky IV.

Stopy ve sněhu

nad knihou

JItka klImešoVá

Kresba © Jitka Klimešová.




ce a smrtelnými komplikacemi, které mohou nastat při nákaze člověka.2

Slečna Smilla se při vyvrcholení příběhu nachází na lodi, která má meteorit tajně vy-zvednout a přivézt do civilizace. Vědec, který ji organizuje, se neohlíží na možné zavlečení smrtící nákazy do obydlených krajin. Slečna Smilla se svým přítelem však jeho plány pře-kazí. Podle hodnocení fanoušků je slabinou knihy právě závěr, pro některé je nevýrazný, jiným nedává smysl.

Zajímavé je, že autor (na rozdíl od větši-ny čtenářů publikujících svá hodnocení na webu) nepovažuje své dílo za detektivku ani thriller. Pečlivě vystavěný příběh má te-dy určitě nejen roviny detektivní zápletky či sci-fi záhady, katarze vztahu Dánů a Gróňa-nů nebo role ženy vědkyně v moderní spo-lečnosti (atd.) – obsahuje také poselství

ty smyslu pro realitu byla partajní směrnice vydaná NSDAP v saském Freibergu dva dny před Hitlerovou sebevraždou, ve které stá-lo, že „nyní, když se podařilo stabilizovat si-tuaci, musíme se opět naplno ponořit do stra-nické práce…“

Hitlerova sebevražda pro mnoho Němců, kteří Hitlera roky adorovali, představovala radikální obrat. Stal se ztělesněním zla a ne-zdaru. Většina Němců začala trpět ztrátou paměti a považovala se za oběť režimu. Ne-ní možné v několika řádcích shrnout mno-hasetstránkovou monografii, ale je možné na ni upozornit jako na neobvyklou, čtivou studii konce jedné velké totalitní říše, kte-rá hlavně díky dobře uspořádané represiv-ní organizaci překvapivě pomalu podleh-la rozkladu, což ji v posledním zbytečném roce války stálo zničení mnoha měst, skoro milionové ztráty vojáků a statisíce mrtvých civilistů. Ö

1) Film s názvem „Stopy ve sněhu“ (koprodukce Dánsko, Německo, Švédsko), režie Bille August, byl uveden ve stejném roce jako český překlad knihy (1997). Budete-li si chtít ověřit mé spekulace o významu knihy, zhlédnutí filmu vám to pravděpodobně neumožní – liší se od své literární předlohy v řadě zdánlivě nepodstatných maličkostí, které by samy o sobě vydaly na malou studii o tom, jak média pracují s předlohou (ať už se jedná o realitu či fikci).

2) Za zapůjčení knihy a rozbor povahy smrtícího červa děkuji svým kolegům polárníkům Olegu Ditrichovi a Tomáši Timlovi.

V dnešní době intenzivně studujeme příklady civilizačních kolapsů a někdy i regenerací, ale neméně důležitá je otázka resiliencí* – jak to, že vyčerpané Německo dokázalo i přes inten-zivní bombardování a příliv uprchlíků z vý-chodních zemí zásobovat skoro do posled-ních dní války své obyvatelstvo a že několik dní před koncem války ještě někde vycháze-ly noviny a byla proplácena mzda? Proč se Němci už dávno nevzdali?

Renomovaný britský historik Ian Ker-shaw v obsáhlé a velice zajímavé studii nalé-zá hned několik odpovědí. Německý národ šel do války nejenom díky fascinaci Hitlerem a touze odčinit prohru v první světové vál-ce, ale i s nadějí na obrovskou válečnou ko-řist. Mnoho Němců si bylo vědomo krutých zločinů spáchaných v Polsku a Rusku a cel-kem oprávněně se báli odplaty. Z politické-ho hlediska neexistovala alternativa. Aten-tát na Hitlera posílil represivní aparát do té míry, že ještě několik dní či dokonce hodin před obsazením Spojenci byli Němci, kteří se chtěli vzdát, fyzicky likvidováni. Svou ro-li sehrálo i to, že vojáci ze setrvačnosti plnili rozkazy až do samého konce.

Kershaw analyzuje postoje prostých lidí i velitelů wehrmachtu a ukazuje, že i mezi ge-nerály byla na počátku roku 1945 jen hrstka lidí, která dokázala jasně vidět situaci celé-ho Německa a ne jen svůj úsek fronty. Opti-mismus byl povinný a mnoho lidí věřilo, že zásadní obrat prostě musí přijít, že Němci za-staví ofenzivu a postupně vyhrají bitvu o Ev-ropu. Neúprosnost situace si uvědomoval jen málokdo. Názornou ukázkou úplné ztrá-

o deziluzi ze současného pokroku na zákla-dě využití vědeckých poznatků. Nemohu se ubránit pocitu, že autor je znechucen západ-ní civilizací, která v zájmu poznání, aplika-ce vědeckých výsledků v praxi a s vidinou velkých zisků (ať se jedná o profesury, pe-níze či Nobelovy ceny) nehledí na důsled-ky, které to přináší lidstvu. Dokonce bych si dovolovala spekulovat o tom, že teplým meteoritem, který má být osvobozen ze své-ho severského útočiště, je myšleno globální oteplování a parazitický červ že má symbo-lizovat nástroj velkého vymírání, které po tomto nezodpovědném činu bude následo-vat (jak je ostatně v textu naznačeno). Kni-ha sice byla napsána už v roce 1992, kdy glo-bální oteplování nebylo velkým politickým tématem, ale spisovatelé vědí, kam spějeme, dřív než vědci, že ano. Ö

Konec totalitní říše

IaN KERsHaW: Konec. Německo 1944–45

Jota, Praha 2013, 616 stran, z anglického originálu „The End“ (Penguin Books, 2012) přeložil M. Nový

VáclaV cÍlek

*) Pozn. red.: Resilience znamená pružnost nebo ohebnost; v environmentálních vědách se jí rozumí schopnost systému fungovat v široké škále podmínek; v psychologii schopnost jedince odolávat stresu; v technice schopnost vrátit se do původního tvaru po odeznění rušivého faktoru.




Pokud máme v krátkých dějinách čes-koslovenské kultury (1918–1992) hle-dat mýtotvornou reprezentaci země a jejího národa Čechů a Slováků, pak je třeba připomenout fotografický opus Karla Plicky. Snad každá rodi-na dosud má v knihovně opakovaně vydávaná Plickova fotografická alba Prahy nebo Československa (se zla-tým versálkovým písmem vyraženým na plátěném hřbetu knihy). Plickovy snímky postupně utvářely fotogra-fickou topografii země a přikrášle-nou vizuální identitu krajiny a jejích obyvatel od dvacátých let do konce let osmdesátých. Plicka protínal his-torické ideologie a každá z nich jeho poetické snímky ke své reprezentaci využila. Předválečné vydání Plicko-vých fotografií Slovenska komento-val krajinský prezident na Slovensku Josef Országh – představitel masary-kovské státní správy na Slovensku, po roce 1948 Plickovy slovenské fo-tografie slovem doprovodil komunis-tický poslanec Laco Novomeský a sil-ně levicový a prosovětský básník Ján Poničan (ten Plicku viděl jako „bo-hatýra, který osvobozuje zakletou krásu země, krásu přírody a jejích li-dí“). V době protektorátu vyšla v ro-

ce 1944 Plickova první pragensie (srv. Prag im Lichtbild, Volk und Reich Verlag Prag – rovněž se zlatými ka-pitálkami na plátěném hřbetu) a au-torovi patetického úvodu Antonu Zanklovi tato „fotografická apotheo-sa Prahy“ sloužila k prezentaci čtvr-tého největšího města Říše (po Ber-línu, Vídni a Hamburku). Plickovy fotografie byly napříč časem nazývá-ny „velkolepým eposem“, „poetickou fotodokumentací krajiny“, fotografic-kým „Pantheonem Čechů a Slováků“. František Kožík v roce 1979 k Plicko-vu souboru „Vlast líbezná“ napsal, že fotograf svými obrazy „psal věšt-bu mohutnou jako árie Smetanovy“.

Plickovo monumentální fotografic-ké dílo s sebou dodnes nese polemic-kou povahu národního umění (Plic-ka dostal oficiální titul národního umělce v roce 1968). Jeho krajinář-ské fotografie „naší vlasti“ jsou snové, melancholické, poetické. Jeho vedu-ty měst a krajin nejsou reálné, syrové; nemají dokumentární kvalitu. Autor v nich zachycoval „skutečnost“, kte-rá byla už v okamžiku spouště minu-lá, mimočasová a bájně estetizovaná. Českou krajinu reprezentuje prales Boubín s tlejícími větvemi v mlžném oparu jako alegorie plynoucího času, Slovensko pak Děvín s meandrem kolosálního Dunaje, s pohyblivým perspektivním úběžníkem a drama-ticky podsvícenou oblohou. Plickovy krajinářské strategie byly přímočaré, útočily na city a kolektivní paměť, by-ly vedeny snahou po hledání kořenů. Vyhnout se tak patosu nebylo možné.

Dnes už se skoro zapomíná, že Plicka nebyl jen geniální fotograf, ale také hudebník, etnomuzikolog, folklorista a zakladatel slovenské fil-mografie. Narodil se v roce 1894 ve Vídni, věnoval se hudbě a jako na-daný mladík se stal členem pěvec-kého vídeňského sboru. V letech 1909–1916 studoval nejdříve učitel-ský ústav v Hradci Králové a poté houslovou školu v Berlíně a Praze. Po studiu v roce 1916 se vrátil do Víd-ně, kde byl dva roky členem orchest-ru. Po založení samostatného Česko-slovenska se přesunul do Prahy, kde

si jej Václav Talich zvolil za asistenta; později se stal samostatným dirigen-tem Pražského filharmonického sbo-ru. V roce 1924 odešel do Bratislavy studovat na Komenského univerzitu národopis a hudební vědu. Etnogra-fické zájmy a spolupráce s vlastenec-ky orientovanou Maticí slovenskou ho dovedly ke studiu lidových tra-dic slovenského lidu. Tento svůj et-nomuzikologický záběr soustředěný na studium folklórních písní a tan-ců později rozšířil i o oblast Čech a Moravy. K fotografii se Plicka do-stal v první fázi jako etnograf, a na-vazoval tak na dokumentární náro-dopisné snímky svých kolegů z Čech a Moravy – Jana Kouly, Josefa Kl-vani nebo Josefa Šímy staršího. Ob-razy prostého selského lidu v jedno-duše zdobených krojích na pozadí krajinných scenérií výrazně formova-ly idealizovanou identitu tvořivého a pracovitého národa, který se Plic-kovou fotografickou optikou přibli-žoval ideálu Tolstého Poljanovců, ale i rozšířené masarykovské etice, blíz-ké křesťanskému socialismu. Plicko-vy snímky slovenského venkovské-ho lidu byly prodchnuté idealismem vlasteneckých milovníků lidového „svérázu“. Oživený zájem o folkloris-mus v padesátých letech a ideologi-zace lidovosti (coby reformované ma-sové kultury) Plickovým vlastenecky míněným poetickým snímkům ubli-žovala a posouvala je do roviny pro-gramové heroizace pracujícího děl-nického lidu. Pitoresknost Plickova venkova a folkloristickou optiku, kte-rou zaznamenával společnou práci, obřady a zvyky venkovanů před vál-kou, bylo v padesátých letech možné nahlížet také jako umění, v němž se ukázkově snoubí socialistický obsah kolektivismu s národní formou.

Hluboké vnitřní kontroverze ve vnímání lidové kultury v době před válkou a po válce popisuje ve svém románu Žert Milan Kundera. Dřívěj-ší křesťanská lidová procesí a rituály venkovského lidu se proměňují v or-ganizovanou propagandu dožínek, masopustů a Jízd králů. Se silnou ironií Kundera v Žertu píše, že „ni-kdo nikdy neudělal pro lidové umění tolik jako komunistická vláda“.

Zkusme tuto ideologickou rozpo-ruplnost i u Plickova díla rozlišovat. Je ale možné jeho snímky vidět v čis-té podobě, bez ideologizace?Text vznikl v rámci programu NAKI (DF12P01OVV041).

„Vlast líbezná“: laDa HuBatoVá-VackoVá

rozporný půvab národní mytologie Karla Plicky

výtvaRné uMění

Publ. in: Slovensko vo fotografii karola Plicku, Martin 1953 (děvče z gemeru, dunaj pod děvínem, lán na loukách pod Vysokými Tatrami); karel Plicka – Vlast líbezná, Praha 1979 (boubínský prales – na zadní straně).

