Chladné město

Vzdělávací cíle:

• Žák se seznámí s přírodními jevy propojenými s adaptací na změnu klimatu.
• Žák chápe, že přírodní jevy a zákonitosti nefungují osamoceně, jsou všechny propojené, a je tedy nutné na přírodu pohlížet jako na celek, nikoli jako na soubor samostatných nezávislých částí.
• Žák navrhne adaptační opatření na změnu klimatu, která jsou vhodná pro jeho obec.
• Žák rozvine své analogické a kritické myšlení, schopnost argumentace a diskuze.

Postup:

1. Brainstorming – úvod do tématu (20 min)

Připravte si lepicí papírky a psací potřeby.

Nejprve vyzvěte žáky, aby vyjádřili své názory na to, jak je možné ochladit městské prostředí. Můžete napsat jejich názory na tabuli nebo dát každému žákovi několik lepicích papírků, aby nejprve přemýšleli samostatně a později se o své názory podělili.

2. Transpirace rostlin (30 min)

Místo: ve třídě

Pomůcky: prezentace Chladicí efekt rostlin (příloha 1), přístup na internet, počítač;

Pro každého žáka: 2 plastové 0,5l kelímky / dvě 1,5–2l plastové lahve / dvě 0,7l sklenice (např.
od okurek) – vše průhledné, nůž na řezání lahví, kus kartonu, nůžky, lepicí páska, živý stonek kapradiny /
větvička smrku či keře, 0,4 l vody.

Výsledky pokusu lze sledovat až po několika hodinách, proto je vhodné začít tímto pokusem a uzavřít ho
po skončení celé lekce. Pro použité pokusy je třeba slunečného počasí, ideálně v letních měsících.

Popis aktivity:

Víte, proč je nutné zalévat rostliny? Rostliny potřebují vodu kvůli dvěma procesům: (a) fotosyntéza zahrnující štěpení vody a (b) transpirace, která odpařuje vodu z listů a vytváří podtlak v cévním systému rostliny. Díky podtlaku je rostlina schopna sát vodu spolu s živinami z půdy a tím krmit své buňky. Transpirace pohání celý metabolismus rostliny, která funguje jako solární čerpadlo. Jeden strom dokáže odpařit stovky litrů vody za horkého slunečného dne. Otázka je, jak je možné, že stromy skutečně pomáhají zadržovat vodu v krajině? Jejich důležitou úlohou je nasávat vodu z hlubokých vrstev, které by jinak zůstaly pro ostatní organismy nedostupné. Díky svým kořenům mechanicky brání stékání vody, zejména na svahu. Významné množství vody se také kondenzuje na listech stromů před východem slunce nebo v mlze.

Vybídněte žáky, aby si připravili experiment představující transpiraci rostlin na příkladu živé větvičky uzavřené ve dvou plastových kelímcích nebo sklenicích.

Ve zbývající době nechte žáky hledat online zdroje, aby se lépe seznámili s přírodními řešeními adaptace městských oblastí na změnu klimatu.

Příprava pokusu probíhá následovně:

1. Pokud používáte plastové lahve, rozřízněte je na dva kusy ve výšce 15 cm od spodní části, abyste vytvořili kelímek a „čepičku“ pro větvičku.
2. Potom naplňte kelímek vodou.
3. Následně vyřízněte kruhový kus kartonu tak, aby přesně zakrýval horní část plastového kelímku/sklenice.
4. Uprostřed kartonu vytvořte malý otvor tak, aby stonek větvičky prošel skrz do vody.
5. Zastrčenou větvičku v kartonu oblepte lepicí páskou, aby se dírou v kartonu nemohla odpařovat voda do horního kelímku/sklenice.
6. Větvičku přikryjte druhým kelímkem/sklenicí a spoj oblepíme lepicí páskou.
7. Na spodní nádobu nakreslete čáru, která označuje aktuální hladinu vody.

Nyní máte vše připraveno a můžete se vrhnout na samotný pokus. Nádoby s větvičkou uvnitř umístěte pod lampu nebo na slunné místo za oknem a nechte vše „pracovat“ několik hodin nebo počkejte do dalšího dne.

V horní nádobě budou nahoře kapky kondenzované vody. Změřte a zaznamenejte rozdíl ve vodní hladině.

Po změření rozdílu ve vodní hladině otevřete diskuzi a zamyslete se společně nad následujícími otázkami:

• Existují nějaké rozdíly ve výsledcích?
• Co je způsobuje v případě, že všichni mají stejný druh větvičky?
• Pokud žáci používají různé druhy rostlin, existují nějaké rozdíly ve výsledcích?
• Co je příčinou rozdílu – kromě toho, že se jedná o různé rostliny?

Při diskuzi můžete využít připravenou prezentaci, případně si ji pozměňte dle svých potřeb. Další podněty k diskuzi z prezentace:

• Jak lidé využívají evapotranspiraci rostlin v každodenním životě?
• Představte si, že jste architekt a stavíte dům, kde byste chtěli vytvořit příjemné vnitřní klima – mohou být rostliny užitečné? Pokud ano, jak? (zelené střechy a fasády, vnitřní zelené stěny – rostliny, mechy…, uvnitř – rostliny zvlhčují vzduch)
• Jak byste změnili krajinu, aby zadržovala více vody? (diverzifikovaná krajina s přírodními vodními plochami, stromy, živými ploty, půdou pokrytou vegetací)
• Co by se stalo, kdyby všechny stromy ze Země zmizely?

3. Vliv albeda na ohřívání povrchů (45 min)

Místo: ve třídě i venku

Pomůcky:

Pro každou skupinu žáků: stolní lampa se silnější žárovkou (10 W) / slunečné okno, černý
a bílý hrnek, 1 infračervený teploměr, papír a tužka na zaznamenávání naměřených teplot, tabulka a graf
Vliv albeda (příloha 2) / při práci na počítači excelový soubor Vliv albeda (příloha 3); prezentace Albedo
(příloha 4).

Popis aktivity:

Cílem této aktivity je měřit rychlost ohřevu dvou různě zbarvených hrnků a měřit teplotu různých venkovních povrchů. Žáci zjistí, jak je teplo absorbováno v závislosti na barvách předmětů.

Pokus se provádí následovně:

1. Umístíme dva hrnky, jeden černý a druhý bílý, před vypnutou lampu.
2. Změříme aktuální teplotu hrnků.
3. Zapneme lampu/umístíme hrnky na sluneční světlo a každou minutu po dobu 15 minut budeme měřit a zaznamenávat změnu teploty.
4. Výsledky budeme zakreslovat do grafu.
5. Během slunečného a teplého počasí můžeme jít ven s teploměry a necháme žáky měřit povrchovou teplotu různých neživých předmětů – fasády, chodníku, automobilu, kamenů, písku. Měli by si všímat jejich teploty i barvy.

Následně požádejte každou skupinu o prezentaci výsledků – graf zakreslený v pracovním listu nebo v excel souboru (viz přílohy 2 a 3) z experimentu s hrnky. Žáci se podělí o své výsledky z měření teplot venkovních povrchů.

V závěru aktivity vybídneme žáky k diskuzi následujícími otázkami:

• Zamyslete se společně nad pravděpodobným dopadem albeda na klima města za horkého slunečného dne. Kde byste se cítili špatně a kde lépe?
• Pomyslete na typickou barvu středomořských domů (například Řecko). Proč existují některá místa ve městě a v krajině, která jsou stále teplejší než jiná? Jaká by mohla být strategie k ochlazení městských oblastí? (střechy a fasády natřené bílou barvou, více odrazivé materiály pro stavbu chodníků a silnic, než jsou asfalt a beton)
• Proč je efekt tepelného ostrova takovým problémem, když máme například klimatizaci a bazény?

4. Chladicí efekt rostlin (45 min)

Místo: ve třídě i venku

Pomůcky:

Pro každou dvojici žáků: infračervený teploměr, šálek vody, kus látkového/papírového
ubrousku, papír a tužka pro zaznamenávání údajů o teplotě a kreslení grafu, pokojové rostliny pro případ
vnitřní aktivity – vhodné pro celou třídu; prezentace Chladicí efekt rostlin (příloha 1).

Popis aktivity:

V horkém letním dni je nejlepším způsobem, jak se ochladit, koupel nebo pocení. Voda se odpařuje při teplotě nad 0 °C. Tento proces spotřebovává energii – teplo, což vede k místnímu ochlazení. Rostliny odpařují vodu z listů během evapotranspirace, čímž ochlazují své okolí. Čím slunečnější je den, tím je teplejší, tím více rostlina transpiruje (v půdě musí být k dispozici dostatek vody), a tím větší je množství spotřebované tepelné energie. Přemýšlejte o důležitosti rostlin ve městě (o albedu a transpiraci už víte). Jaký chladicí efekt má trávník, keře, jednotlivé stromy nebo les? Mají vodní plochy (jako jezero, potok, řeka, moře) stejný chladicí efekt jako strom nebo les? Jezero – voda se odpařuje pouze z povrchu, strom – obrovská plocha všech listů, vítr profukující korunou navyšuje transpiraci.

V případě venkovní aktivity vezměte všechny vyjmenované pomůcky a materiály s sebou. Je nutné zajistit přítomnost různých druhů povrchů jako například asfalt, beton, kov, sklo, půda, písek, kameny, tráva, keře, stromy nebo voda. Pokud zůstanete uvnitř, pro tuto činnost není nutné uspořádat učebnu, ale přinést do třídy nějaké pokojové rostliny nebo zkontrolovat, kde jsou nějaké na chodbě poblíž učebny.

Během aktivity budou žáci měřit teplotní rozdíl své pokožky a různých venkovních povrchů – umělých povrchů, přírodních povrchů a rostlin.

• Žáci měří a zaznamenávají teplotu kůže vybraného žáka pomocí infračerveného teploměru. To samé místo na ruce poté navlhčete vodou a pokračujte v měření. Teplota místa klesá, ale postupně začíná opět stoupat.
• Změřte teplotu pokojové rostliny – v případě vnitřní aktivity, trávníku před školou, keře, korunu stromu.
• Poté změřte teplotu přilehlé silnice, budov, automobilů atd.
• Odečtěte povrchovou teplotu stromu od teploty holé půdy – tím získáte hodnotu, která vyjadřuje chladicí kapacitu vegetace – ta nám ukazuje, o kolik je vegetace schopna ochladit okolní prostředí ve srovnání s holou půdou (různé typy vegetace mají odlišnou chladicí kapacitu).

Po pokusech s měřením pokračujte prezentací, kdy žáci zakreslí naměřené hodnoty teploty kůže do grafu a prezentují před třídou. Stejně tak i chladicí kapacitu vegetace.

Na závěr opět vybídneme žáky k diskuzi následujícími otázkami:

• Jak byste se asi cítili během horkého dne ve městě, kde není vegetace?
• Znáte místo bez vegetace ve vašem městě? Jak se tam cítíte?
• Co má lepší chladicí kapacitu – vodní plocha nebo les?
• Jak pomocí rostlin ochladíte budovy, otevřené městské prostory?
• Jakou roli mohou hrát rostliny při snižování skleníkového efektu (oteplování)?
• Porovnejte dvě vnitřní prostředí. Kde byste raději pracovali? Proč?

Tipy pro další práci:

Doporučujeme navázat lekcí Zadržování vody v půdě: při této minilekci žáci pomocí pokusů
zkoumají schopnost humusu absorbovat a zadržovat vodu jako houba.

Autorky: Milada Dobiášová a Radka Zelená, Středisko ekologické výchovy SEVER Horní Maršov, o.p.s.

Přílohy: