Inovace, udržitelnost a vzdělávání: Tři příběhy o budoucnosti přírody a technologií

Jakým směrem se ubírá moderní výzkum na Fakultě lesnické a dřevařské ČZU v Praze v oblasti dřeva, lesnictví a udržitelného vzdělávání? Představíme vám tři témata o inovacích, která mění nejen naše prostředí, ale i způsob, jak o něm přemýšlíme. Nejprve nahlédneme do zákulisí vývoje dřevěných jader pro špičkové sjezdové lyže značky Kästle, kde se spojují tradice s nejmodernějšími technologiemi a vědeckým přístupem. Jak může dřevo posunout limity sportovního vybavení? Poté se podíváme na hydrogelové tablety, které dokážou chránit lesy před suchem. Tyto tablety kombinují schopnost zadržovat vodu s přirozenou podporou růstu sazenic a představují průlom v boji za obnovu stabilních a odolných lesů. A nakonec představíme cestu lesní bioekonomiky, která si našla místo i ve školních lavicích. Učitelé a lesníci společně vytvořili vzdělávací moduly, které přibližují žákům environmentální témata a podporují udržitelný přístup k přírodě. Inspirujte se příběhy, které propojují vědu, přírodu a vzdělávání, a odhalte, jak spolu mohou tyto světy tvořit lepší budoucnost.

Inovujeme dřevěná jádra sjezdových lyží ve spolupráci s Kästle CZ

Projekt se zaměřuje na vývoj a inovaci dřevěných jader pro špičkové sjezdové lyže značky Kästle. I přes moderní materiály, které jsou v současné době do výroby lyží integrovány, zůstává dřevo klíčovou komponentou. Tento tradiční prvek však v našem výzkumu získává zcela nový rozměr díky pokročilým technologiím, vědeckému přístupu a spolupráci se sportovci. Spolupráce vznikla díky našemu úzkému propojení s alpským lyžařem Honzou Zabystřanem, který je významnou osobností v tomto projektu a zároveň studentem Fakulty lesnické a dřevařské ČZU. Naším hlavním cílem je nahradit tradiční jasan jinými dlouhodobě dostupnými a kvalitními dřevěnými lamelami, které budou v konstrukci dosahovat mechanických vlastností stávajících řešení, nebo je dokonce převyšovat. První výsledky jsou slibné – nové skladby jader vykazují až o 40 % vyšší pevnost v ohybu a lepší odolnost lepených spojů. Projekt začal návštěvou výrobního závodu Kästle CZ, kde jsme analyzovali stávající výrobní procesy a diskutovali o možnostech implementace inovací. Součástí výzkumu je i testování různých druhů lepidel a hledání lokálních evropských alternativ materiálů pro zvýšení udržitelnosti a snížení nákladů. Unikátní záležitostí je pak testování začlenění několika lamel novodobého high-tech kompozitu na bázi dřeva, který má potenciál zlepšit torzní tuhost lyží a tlumit vibrace, což je zásadní pro jejich jízdní vlastnosti. Testovací postupy zahrnují i analýzu vibračního chování lyží při reálných jízdách, přičemž využíváme záznamy z kamer GoPro při rychlostech až 130 km/h a přetížení až 2 G. Tato data nám umožňují lépe pochopit vliv skladby jádra na výkon lyží. Projekt si klade ambiciózní cíle, včetně zajištění toho, aby se lyže Kästle vybavené inovativním jádrem vyvinutým v rámci tohoto projektu brzy objevily ve Světovém poháru alpského lyžování a následně si na nich také Honza Zabystřan úspěšně zazávodil i na zimních olympijských hrách. Spojení vědy, sportu a tradičního materiálu, jakým je dřevo, nás neustále inspiruje a motivuje hledat další cesty, jak posouvat hranice lyžařských technologií.

Kam nemůže voda, pomůže hydrogel

Všeobecně jsou hydrofilní polymery (dále hydrogely) látky na přírodní nebo syntetické bázi s velmi vysokou absorpční schopností. Jedná se o látky nejčastěji na bázi polyakrylátu nebo polykarbonátu. Hydrogely dokážou pojmout až 250násobné množství vzhledem ke své hmotnosti. Navíc vážou vodu mimořádně rychle, v řádech jednotek minut. Dovedou se tak nasytit například při ranní rose nebo při krátké přeháňce a vodu pak rostlině dodávají po celý zbytek dne. Tato vlastnost přirozeně vedla k jejich použití v lesnictví a zemědělství, kde jsou významným pomocníkem pro udržování vlhkosti na sušších stanovištích nebo na půdách chudých na živiny. Zemědělství využívá přírodní akrylamidové hydrogely, nejčastěji polymer uhličitanu draselného. Tento typ hydrogelu je vhodný pro zemědělské plodiny i stromy, protože dokáže zadržet vodu a živiny u kořenů na dostatečně dlouhou dobu a při následném vysychání půdy jim je znovu dodává. Běžné hydrogely jsou schopny poskytnout rostlinám až 95 % vody, kterou absorbují. Z těchto důvodů je hydrogel považován za látku, která po přidání do půdy zlepšuje fyziologické a morfologické vlastnosti rostlin, zvyšuje jejich životaschopnost, efektivitu využívání vody a produkci sušiny. Svými vlastnostmi napomáhá rostlině udržet půdní mikroorganismy v rhizosféře (tj. oblasti půdy na kořenech a v jejich nejbližším okolí ) a zvyšuje tak dostupnost živin. Aplikace hydrogelu do půdy také významně snižuje nároky rostlin na množství hnojiva, a to dokonce až o 20 %. Není tedy divu, že se řada studií zabývá pozitivním vlivem hydrogelu i na lesní dřeviny, kterým může účinně napomáhat růst v oblastech s nízkou úrovní srážek či v půdách s nedostatečnou zadržovací kapacitou. S ohledem na to, že některé státy používání syntetických hydrogelů v zemědělství a lesnictví omezují, pustili se naši vědci do vývoje hydrogelů na zcela přírodní bázi.

Pokud se chcete dozvědět další zajímavosti z výsledků výzkumů a zapojit se do různých projektů, podejte si do 31. března přihlášku ke studiu na Fakultě lesnické a dřevařské ČZU v Praze. Vybrat si můžete z různých studijních programů, zaměřených například na lesnictví, dřevařství, myslivost, arboristiku nebo taxidermii.

Nedostatek srážek jak u nás, tak i ve světě přiměl vědce k hledání nových cest, jak ochránit lesy před suchem, a jednou z možností se ukázaly právě hydrogely. Ovšem hydrogely v surovém stavu při pohlcování vody výrazně bobtnají a naopak při vysychání výrazně snižují svůj objem, a tak může docházet k poškození kořenového systému nebo vzniku dutin. Z toho důvodu vědci Fakulty lesnické a dřevařské ČZU v Praze po několikaletém výzkumu vyvinuli hydrogelovou tabletu a také postupy její aplikace, aby byla plně využitelná v praxi. Obsahuje nosič, hydrogel, hnojivo a „hodnou houbu“ neboli mykorhizního symbionta. Zajišťuje výrazné snížení mortality sazenic stromů (o 40–50 %), tzn., že díky hydrogelové tabletě mají sazenice několikanásobně vyšší šanci na přežití. K tomuto účelu napomáhají všechny složky, které jsou v tabletě obsažené. Zároveň použití tablety umožňuje vysazení druhů dřevin, které by bez pomoci nebylo možné použít. Využití tablety tak přispívá k budování druhově bohatého a stabilního lesa. Hydrogel absorbuje veškerou vodu, s níž přijde do styku, a sazenice stromu ji z něho poté může přijímat. Navíc houby obsažené v tabletě napomáhají kořenům sazenice se na daném stanovišti dobře uchytit (pomocí mykorhizy = symbiotického soužití hub s kořeny vyšších rostlin). Tyto houby se napojují na kořenový systém sazenice, čímž výrazně snižují stres, a tím i možnost odumření v suchých podmínkách. Rovněž hnojivo obsažené v tabletě je navrženo tak, aby přinejmenším podpořilo sazenici v uchycení na stanovišti. Chcete se podívat, jak hydrogelová tableta vypadá, s čím může pomoci v lesnictví a jak hydrogel dokáže zvětšit svůj objem až 250násobně? Podívejte se na film Lesy budoucnosti v České televizi.

Lesní bioekonomika do základních škol

Lesníci a učitelé základních škol společně vytvořili materiály pro využití ve výuce na základních školách. V rámci projektu vzniklo 60 aktivit, které jsou rozděleny do čtyř tematických modulů využitelných při výuce na 1. i 2. stupni základních škol, ve třídě i mimo ni. Každá aktivita je tvořena metodickým listem pro učitele a pracovním listem pro žáky. Metodické listy poskytují učitelům potřebné informace včetně doporučení pro vhodný ročník, seznamu potřebných pomůcek, orientační časové náročnosti a navázání aktivity na průřezová témata Rámcového vzdělávacího plánu (RVP). Každý modul je sestaven tak, že pokud se žáci v rámci výuky seznámí se všemi 15 aktivitami, postupně projdou tzv. environmentální maturitou, a rozvinou tak své vědomosti, dovednosti, schopnosti, postoje a hodnoty pro udržitelnost. Nicméně moduly jsou připraveny tak, že lze využít i každou aktivitu samostatně, bez předchozího či následného propojení. V závěru roku 2023 proběhly diseminační semináře, na kterých se učitelé základních škol seznamovali s tím, jak se vzdělávacími moduly ve výuce pracovat. Učitelé ocenili zejména provázanost s RVP, využitelnost pro výuku různých předmětů (přírodopisu, zeměpisu, matematiky, češtiny a dalších), podrobné vysvětlení odborné problematiky v rámci metodických listů, ale i propracovanost pracovních listů pro žáky. Aktivity vnímali jako dobře připravené a snadno využitelné třeba i v případě suplovaných hodin. Vzdělávací moduly lze v elektronické podobě najít na webovém portálu www.zazitles.cz v sekci Materiály pro učitele. Tento web však obsahuje i další zajímavosti, jako jsou například virtuální procházka místem největšího lesního požáru v ČR, lesnické pexeso nebo mapa s tipy na výlet do českých lesů.