Kolik uhlíku zadrží strom?

Vzdělávací cíle:

Žák spočítá, kolik uhlíku zadrží kmen stromu na zahradě, v lese či před školou.
Žák změří výšku stromu i jeho průměr a z tabulek zjistí, kolik dřeva kmen obsahuje.
Žák z hmotnosti stromu vypočítá množství navázaného uhlíku.

Pomůcky:

Pomůcky pro měření stromu: metr, průměrka, dvoumetrová tyč a Christenovo měřidlo, klinometr či jiný výškoměr.
Tablet či telefon do skupiny pro stažení aplikace, nebo lesnické objemové tabulky.
Papír, podložka a tužka do skupiny, kalkulačka, periodická tabulka nebo matematicko-fyzikální tabulky.

Postup:

1. Odhad

Žáci si vyberou vzrostlý strom (v domluveném prostoru) nebo jim strom zadáme. Než se pustíme do práce, jednotlivci či skupiny zapíší své hypotézy:

a) odhadněte:

výšku stromu
jeho šířku (průměr v 1,3 metrech)
objem dřeva
váhu stromu
kolik tento strom zadrží uhlíku

b) víte, jak by to bylo možné zjistit/změřit?

2. Měření stromu

Zjistíte výšku a průměr stromu a také jeho druh. Výšku můžete změřit několika způsoby např. i pomocí Christenova měřidla. Průměr měřte ve výšce 1,3 m.

3. Objem dřeva

Z objemových tabulek nebo dřevařské kalkulačky zjistíte objem dřeva vašeho stromu:

https://www.drevari.cz/wood-calculators

4. Hmotnost stromu

Z kalkulačky podle objemu a druhu stromu zjistíte hmotnost stromu bez větví a kůry. To znamená, že objem dřeva bude ještě ve skutečnosti o nějakých 5 – 20% větší (hodně to záleží na druhu stromu, tvaru koruny, stáří…).

TIP: V kalkulačce použijte odkaz „řezivo – objem – hmotnost“. Můžete použít i výpočet pro čerstvou kulatinu, ale pak počítejte s tím, že až 50% hmotnosti dřeva je voda.

5. Množství uhlíku

Dřevo obsahuje především celulózu a lignin. Celulóza je chemicky C₆ H₁₀ O₅, lignin je složitější, je to směs organických látek (sacharidů) s velmi podobným složením jako celulóza (a dřevo ho obsahuje 20% – 30%). Podle atomové hmotnosti (středoškoláci si to s pomocí periodické tabulky prvků spočítají sami) tvoří tedy uhlík nějakých 44% dřeva. Relativní atomová hmotnost prvků: uhlík:12, vodík:1, kyslík:16. Hmotnost dřeva z kalkulačky (v suchém stavu – téměř bez vody) tedy vynásobím 44%. A dostanu množství uhlíku (C).

6. Hmotnost vázaného CO₂

Pojďme zjistit hmotnost vázaného CO₂. Postupujme takto: v CO₂ tvoří uhlík pouhých 27 % hmotnosti (C: 12, 2x O: 2x 16 = 32, celkem tedy 12 + 32 = 44; 12/44 = 0,27 = 27 %), proto hmotnost uhlíku z předchozího bodu vydělíme 0,27 a dostaneme hmotnost vázaného oxidu uhličitého CO₂. Pozor! Tato hmotnost je o 63 % větší, než celková hmotnost stromu – ale uvědomme si, že velkou část molekuly CO₂ vrátí strom do atmosféry v podobě kyslíku O₂.

Nyní už víte, kolik se uvolní CO₂ při kácení a spálení vzrostlého stromu. Je to právě ta hmotnost CO₂, kterou předtím strom často desítky let do svého těla vázal. Když ho pokácíte a necháte shnít, bude se stejné množství uhlíku uvolňovat postupně, zase desítky let, a pokud z něj postavíte srub), bude dál fixovat uhlík, který obsahuje, ještě třeba i sto let… Pokud ho ale necháte dál růst, bude fixovat další a další uhlík, některé stromy třeba i 500 let.

7. Vědecké závěry

Vědecký průzkum se žáky uzavřete zhodnocením. Na co jste přišli? Jaká čísla a data jste zjistili? Jak přesné byly naše odhady z úvodu lekce? Můžeme dál diskutovat nad otázkami:

Až budeme kácet vzrostlý strom, už budeme vědět kolik CO₂ uvolní, když ho spálíme? (Je to právě hmotnost CO₂, kterou předtím strom často desítky let do svého těla vázal.)
Co se stane, když strom necháme shnít? (Bude se stejné množství uhlíku uvolňovat postupně, zase desítky let).
Co se stane, pokud z něj postavíme srub? (Bude dál fixovat uhlík, teda ta část využitelná na trámy a prkna.)
Co se stane, pokud ho necháme dál růst? (Bude dál fixovat uhlík, nejen ten, který už nasbíral během svého života, ale může být akumulátorem dalšího uhlíku ještě stovky let)

Co lze hodnotit (důkaz o učení)

Žák si sám či ve skupině zapíše svou hypotézu (např. kolik CO₂ vybraný strom zachytil). Změří rozměry stromu a vypočítá potřebné mezikroky (hmotnost stromu, množství uhlíku). Spočítá podíl CO₂ ve stromu a v závěru zhodnotí své výpočty i vliv zpracování dřeva na rychlost uvolnění CO₂.

Autoři: Tomáš Krásenský (Gymnázium Jihlava) a Martin Kříž (Chaloupky)

Aktivita byla připravena pro kampaň Měsíc školních zahrad v roce 2022.