|
Modelling, parameter estimation, optimisation and control of transport and reaction processes in bioreactors.
ŠTUMBAUER, Václav
With the significant potential of microalgae as a major biofuel source of the future, a considerable scientific attention is attracted towards the field of biotechnology and bioprocess engineering. Nevertheless the current photobioreactor (PBR) design methods are still too empirical. With this work I would like to promote the idea of designing a production system, such as a PBR, completely \emph{in silico}, thus allowing for the in silico optimization and optimal control determination. The thesis deals with the PBR modeling and simulation. It addresses two crucial issues in the current state-of-the-art PBR modeling. The first issue relevant to the deficiency of the currently available models - the incorrect or insufficient treatment of either the transport process modeling, the reaction modeling or the coupling between these two models. A correct treatment of both the transport and the reaction phenomena is proposed in the thesis - in the form of a unified modeling framework consisting of three interconnected parts - (i) the state system, (ii) the fluid-dynamic model and (iii) optimal control determination. The proposed model structure allows prediction of the PBR performance with respect to the modelled PBR size, geometry, operating conditions or a particular microalgae strain. The proposed unified modeling approach is applied to the case of the Couette-Taylor photobioreactor (CTBR) where it is used for the optimal control solution. The PBR represents a complex multiscale problem and especially in the case of the production scale systems, the associated computational costs are paramount. This is the second crucial issue addressed in the thesis. With respect to the computational complexity, the fluid dynamics simulation is the most costly part of the PBR simulation. To model the fluid flow with the classical CFD (Computational Fluid Dynamics) methods inside a production scale PBR leads to an enormous grid size. This usually requires a parallel implementation of the solver but in the parallelization of the classical methods lies another relevant issue - that of the amount of data the individual nodes must interchange with each other. The thesis addresses the performance relevant issues by proposing and evaluation alternative approaches to the fluid flow simulation. These approaches are more suitable to the parallel implementation than the classical methods because of their rather local character in comparison to the classical methods - namely the Lattice Boltzmann Method (LBM) for fluid flow, which is the primary focus of the thesis in this regard and alternatively also the discrete random walk based method (DRW). As the outcome of the thesis I have developed and validated a new Lagrangian general modeling approach to the transport and reaction processes in PBR - a framework based on the Lattice Boltzmann method (LBM) and the model of the Photosynthetic Factory (PSF) that models correctly the transport and reaction processes and their coupling. Further I have implemented a software prototype based on the proposed modeling approach and validated this prototype on the case of the Coutte-Taylor PBR. I have also demonstrated that the modeling approach has a significant potential from the computational costs point of view by implementing and validating the software prototype on the parallel architecture of CUDA (Compute Unified Device Architecture). The current parallel implementation is approximately 20 times faster than the unparallized one and decreases thus significantly the iteration cycle of the PBR design process.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Dvořák, Václav (vedoucí práce)
This thesis deals with packet classification in computer networks. Classification is the key task in many networking devices, most notably packet filters - firewalls. This thesis therefore concerns the area of computer security. The thesis is focused on high-speed networks with the bandwidth of 100 Gb/s and beyond. General-purpose processors can not be used in such cases, because their performance is not sufficient. Therefore, specialized hardware is used, mainly ASICs and FPGAs. Many packet classification algorithms designed for hardware implementation were presented, yet these approaches are not ready for very high-speed networks. This thesis addresses the design of new high-speed packet classification algorithms, targeted for the implementation in dedicated hardware. The algorithm that decomposes the problem into several easier sub-problems is proposed. The first subproblem is the longest prefix match (LPM) operation, which is used also in IP packet routing. As the LPM algorithms with sufficient speed have already been published, they can be used in out context. The following subproblem is mapping the prefixes to the rule numbers. This is where the thesis brings innovation by using a specifically constructed hash function. This hash function allows the mapping to be done in constant time and requires only one memory with narrow data bus. The algorithm throughput can be determined analytically and is independent on the number of rules or the network traffic characteristics. With the use of available parts the throughput of 266 million packets per second can be achieved. Additional three algorithms (PFCA, PCCA, MSPCCA) that follow in this thesis are designed to lower the memory requirements of the first one without compromising the speed. The second algorithm lowers the memory size by 11 % to 96 %, depending on the rule set. The disadvantage of low stability is removed by the third algorithm, which reduces the memory requirements by 31 % to 84 %, compared to the first one. The fourth algorithm combines the third one with the older approach and thanks to the use of several techniques lowers the memory requirements by 73 % to 99 %.
|
|
Extensions to Probabilistic Linear Discriminant Analysis for Speaker Recognition
Plchot, Oldřich ; Fousek, Petr (oponent) ; McCree,, Alan (oponent) ; Burget, Lukáš (vedoucí práce)
This thesis deals with probabilistic models for automatic speaker verification. In particular, the Probabilistic Linear Discriminant Analysis (PLDA) model, which models i--vector representation of speech utterances, is analyzed in detail. The thesis proposes extensions to the standard state-of-the-art PLDA model. The newly proposed Full Posterior Distribution PLDA models the uncertainty associated with the i--vector generation process. A new discriminative approach to training the speaker verification system based on the~PLDA model is also proposed. When comparing the original PLDA with the model extended by considering the i--vector uncertainty, results obtained with the extended model show up to 20% relative improvement on tests with short segments of speech. As the test segments get longer (more than one minute), the performance gain of the extended model is lower, but it is never worse than the baseline. Training data are, however, usually available in the form of segments which are sufficiently long and therefore, in such cases, there is no gain from using the extended model for training. Instead, the training can be performed with the original PLDA model and the extended model can be used if the task is to test on the short segments. The discriminative classifier is based on classifying pairs of i--vectors into two classes representing target and non-target trials. The functional form for obtaining the score for every i--vector pair is derived from the PLDA model and training is based on the logistic regression minimizing the cross-entropy error function between the correct labeling of all trials and the probabilistic labeling proposed by the system. The results obtained with discriminatively trained system are similar to those obtained with generative baseline, but the discriminative approach shows the ability to output better calibrated scores. This property leads to a better actual verification performance on an unseen evaluation set, which is an important feature for real use scenarios.
|
|
High normal tlak a hypertenze u dětí a dospívajících
KRÁLOVÁ, Kateřina
U dětí a dospívajících je často přítomen vysoký normální krevní tlak. Lidé s vysokým normálním krevním tlakem, vykazují během krátké doby předpoklad ke vzniku arteriální hypertenze. Hypertenze probíhá u dětí nejčastěji jako bezpříznaková. Zvýšený krevní tlak je u dětí nejčastěji odhalen při preventivních prohlídkách praktickým lékařem pro děti a dorost. Tato bakalářská práce obsahuje informace o anatomii a fyziologii kardiovaskulárního systému, o měření krevního tlaku sestrou, hodnocení krevního tlaku, high normal tlaku, vysokém krevním tlaku u dětí, úloze sestry u PLDD v oblasti komunikace a edukace a léčbě vysokého normálního tlaku a hypertenze. Cíle práce Prvním cílem práce bylo zmapovat, jak děti dodržují režimová opatření v rámci prevence high normal tlaku a hypertenze. Byla použita tato výzkumná otázka: Jak děti dodržují režimová opatření v rámci prevence high normal tlaku a hypertenze? Druhým cílem bylo zjistit role sestry v péči o děti s high normal tlakem a hypertenzí. Druhá výzkumná otázka zní: Jaké role zaujímá sestra v péči o dítě s high normal tlakem a hypertenzí? Použité metody Ve výzkumné části bakalářské práce jsme použili metodu kvalitativního výzkumného šetření, metodu dotazování a techniku hloubkových rozhovorů. Rozhovory byly nahrávány na diktafon a následně doslova přepsány. Čtyři sestry a tři matky si nepřály být nahrávány na diktafon, proto byly rozhovory při dotazování doslovně psány na papír. Pro potřeby výzkumu byly vytvořeny dva výzkumné soubory. První výzkumný soubor tvořilo 6 sester, které pracují v ordinaci praktického lékaře pro děti a dorost v Jihočeském kraji. Druhý výzkumný soubor se skládal ze 6 vybraných osob z řad rodičů dětí s high normal tlakem a hypertenzí také z Jihočeského kraje. Výsledky Přepsané rozhovory byly zkoumány otevřeným kódováním, metoda tužka a papír. Vzniklo 9 kategorií: Kardiovaskulární onemocnění, Role sestry, Měření TK sestrou, Krevní tlak, Hypertenze, Měření TK dětem, Doporučení, Životní styl, Volný čas. K jednotlivým kategoriím byly přiřazeny podkategorie, ve kterých jsou zakódována stěžejní data. Závěr Z prvního výzkumného šetření potvrzují sestry pracující v ordinacích dětského lékaře pro děti a dorost, že nejčastějším kardiovaskulárním onemocněním v ordinaci je hypertenze. Uvádějí, že rolí sestry u PLDD je správně změřit krevní tlak a provést edukaci dětí a rodičů v dané oblasti. Respondentky se shodovaly v zásadách, jak správně měřit krevní tlak a k měření mají k dispozici alespoň tři velikosti manžet. Respondentky měly základní informace o problematice high normal tlaku a hypertenze a uváděly, že v ordinacích PLDD se provádí kontroly měření krevního tlaku při preventivních prohlídkách nebo při potížích dítěte. Respondentky uváděly, že kontrola krevního tlaku a edukace o krevním tlaku probíhá, ale ve druhém výzkumném šetření se prokázalo, že děti a dospívající nedodržují doporučení v této oblasti. Nejspíše z důvodu nízké motivace. Žádná sestra ani rodiče se nezmínili, že by dostávali edukační pomůcky jako letáčky nebo ukázkový jídelníček. Z druhého výzkumného šetření vyplynulo, že rodiče dětí nejčastěji zjistili zvýšený krevní tlak u PLDD a to buď z důvodů preventivní prohlídky, nebo potíží dítěte. Na kontrolní měření dorazili alespoň tři krát. Respondenti se shodli na doporučeních, která dostali v ordinaci PLDD jako je snížit váhu dítěte, pravidelná fyzická aktivita, omezení solení a správná strava dítěte. Avšak ne všechny děti a dospívající tyto doporučení dodržují. Děti a dospívající nejčastěji tráví volný čas u PC nebo televize, a to minimálně 2 hodiny denně. Naproti tomu nemají žádnou pravidelnou fyzickou aktivitu. Z prvního výzkumného šetření se prokázala výmluvnost a omlouvání rodičů, že nemají čas se se svými dětmi podílet na fyzické aktivitě. Výsledky výzkumu budou poskytnuty časopisu Pediatrie pro praxi.
|
|
Postavení sestry v prevenci civilizačních chorob
PAVLOVÁ, Martina
Současný stav Prevence je komplexní péče o pacienta, kdy se snažíme zabránit vzniku či rozvoji onemocnění, nebo zabránit či zmírnit jeho následky. Preventivní doporučení stanovená lékařem musí mít vědecký základ a jsou součástí všech oborů medicíny. Jejich efektivita je závislá na spolupráci pacientů a zdravotníků. Základní a nejvíce efektivní metodou prevence je podpora zdraví a s ní úzce související zdravotní výchova. Pod pojmem podpora zdraví se skrývá soubor činností a opatření k upevnění a podpoře zdraví. Civilizační choroby jsou skupiny nemocí, které se vyznačují svým spojením s naším životním stylem. Náš organismus je stále více ohrožován nepříznivými vlivy vnějšího prostředí, jako je kvalita ovzduší, pracovní i životní prostředí, nedostatek pohybu, nesprávné stravování, kouření, alkohol. Seznam civilizačních onemocnění se mění spolu se společností a stylem jejího života. V dnešní době se mezi nejčastější řadí kardiovaskulární onemocnění, kam spadá ateroskleróza, hypertenze, infarkt myokardu, cévní mozková příhoda, ischemická choroba srdeční a také obezita. Dále mezi civilizační onemocnění patří diabetes mellitus 2. typu či nádorová onemocnění. Cíle práce Pro tuto práci byly stanoveny dva cíle. Prvním bylo zjistit, jaké je postavení sester v prevenci civilizačních chorob. Druhým cílem bylo zjistit, jaké je postavení sester v prevenci civilizačních chorob z pohledu pacientů. Metodologie Pro výzkumné šetření provedené v této práci byla zvolena kvalitativní metoda s použitím polostrukturovaných rozhovorů. Respondenti byli rozděleni na dvě části, kdy první část tvořilo 8 sester pracujících na interní a neurologické ambulanci českobudějovické nemocnice a setra pracující v soukromé ordinaci obvodního lékaře pro dospělé. Druhou část tvořilo 8 pacientů zmíněných ordinací. Výsledky Podle námi zjištěných odpovědí vidí sestry a pacienti postavení sester jinak. Sestry se v prevenci nemocí spíše vidí vedle lékaře, kdy plní jeho ordinace a pokyny. S pacienty mluví jen, aby mu zdůraznily, co jim sdělil lékař a zopakovali mu nejdůležitější body. Dávají jim k dispozici letáky a brožury, nebo internetové zdroje. Naopak většina pacientů vidí sestru jako důležitější zdroj informací než je lékař. Pacienti mají pocit, že lékař na ně nemá tolik času ani ho nechtějí svými dotazy zdržovat či obtěžovat. Raději se obrátí na sestru, kterou vidí jako svého rádce a někoho komu se mohou svěřit, aniž by ho obtěžovali. Závěr Cílem této bakalářské práce bylo zaměřit se na prevenci, na civilizační choroby a na postavení sestry v prevenci těchto chorob. Prostudovat danou problematiku, nahlédnout na ni očima pacientů a sester díky provedeným rozhovorům a analyzovat tyto informace. Z této analýzy nám vyšla doporučení pro sestry a pacienty.
|
|
Oxygenoterapie po kardiochirurgické operaci z pohledu sester a pacientů
VRCHOTOVÁ, Klára
Kardiochirurgické operace jsou velmi závažné operační výkony, které mají svá značná specifika. Tato bakalářská práce je zaměřena na problematiku oxygenoterapie a to jak z pohledu sester, tak i pacientů. Teoretická část je zaměřena na popis fyziologie dýchání a následně na samotnou oxygenoterapii. Zde jsou popsány jednotlivé zdroje kyslíku a indikace k jeho podání. Dále jsou zde zmíněny jednotlivé zásady v podávání kyslíku. Při podávání kyslíku je třeba využít specifických pomůcek, kdy mezi nejčastěji používané patří kyslíková maska nebo kyslíkové brýle. Aby oxygenoterapie byla ještě účinnější, musí být také zahájena kvalitní dechová rehabilitace. Dechová rehabilitace je zvláště u pacientů po kardiochirurgickém výkonu velice důležitá a s jejím nácvikem je třeba začít již před samotným operačním výkonem. Tento postup je velice důležitý, protože v pooperačním období zajišťuje pacientovi správné dýchání a odkašlávání. Dechovou rehabilitaci s pacienty provádí jak všeobecná sestra pracující na kardiochirurgickém oddělení, tak i fyzioterapeut. Ke zjištění účinnosti oxygenoterapie a dechové rehabilitace slouží různé monitorovací techniky. Tyto techniky lze rozdělit na invazivní a neinvazivní. Z neinvazivních se nejčastěji využívá pulzní oxymetrie, z invazivních technik je to odběr krve na ABR. Cíle práce byly stanoveny celkem dva: 1. Zmapovat znalosti sester o ošetřovatelské péči u pacienta s oxygenoterapií. 2. Zjistit, co pociťují pacienti po kardiochirurgické operaci. K těmto cílům byly zvoleny dvě hypotézy a dvě výzkumné otázky. Stanovené hypotézy jsou: 1. Sestry na stanici resuscitační péče mají větší znalosti o oxygenoterapii než sestry pracující na stanici intermediální péče. 2. Sestry na stanici resuscitační péče mají větší znalosti o dechové rehabilitaci než sestry pracující na stanici intermediální péče. První výzkumná otázka je: Co pociťují pacienti při oxygenoterapii a dechové rehabilitaci? Druhá výzkumná otázka byla stanovena: Jak jsou pacienti po kardiochirurgické operaci informováni o oxygenoterapii a dechové rehabilitaci? Ve výzkumné části bakalářské práce byla použita jak kvantitativní, tak i kvalitativní výzkumná metoda. Kvantitativní zpracování dat probíhalo v podobě zpracování vyplněných dotazníků od sester pracujících v Nemocnici České Budějovice a.s., Nemocnici na Homolce v Praze a Fakultní nemocnici Královské Vinohrady v Praze. Touto metodou byly vyhodnoceny a posouzeny znalosti sester resuscitačního a intermediálního oddělení. Kvantitativní výzkumné šetření bylo použito při zpracování získaných dat pomocí polostrukturovaných rozhovorů s pacienty po kardiochirurgickém operačním výkonu. Tato data byla následně přepsána a bylo provedeno jejich kódování pomocí metody - tužka a papír. Na podkladě zjištěných kódů byla provedena kategorizace dat. Celkem byly vytvořeny dvě kategorie a to Oxygenoterapie a Dechová rehabilitace. Každá z těchto kategorií má tři podkategorie. U kvalitativního výzkumného šetření byly vytvořeny dvě kategorie: Oxygenoterapie a Dechová gymnastika. U kategorie Oxygenoterapie byly následně vytvořeny tři podkategorie Z kvantitativního výzkumného šetření vyplývá, že znalosti sester ohledně oxygenoterapie jsou vyšší u sester pracujících na oddělení resuscitační péče. Naopak je tomu však v oblasti znalostí sester ohledně dechové rehabilitace. V této oblasti byly vyšší vědomosti sester z intermediální péče. Při zpracování dat kvalitativní výzkumnou metodou bylo zjištěno, že pacienti mají dostatek informací o pooperační oxygenoterapii, ale i dechové rehabilitaci. Četnost dechové rehabilitace byla u všech pacientů v pooperačním období po kardiochirurgickém výkonu vyšší jak 1x/den
|
|
Role sestry ve screeningu deprese u seniorů.
VRZALOVÁ, Monika
Diplomová práce se zabývá problematikou deprese ve stáří. Především je zaměřená na identifikaci a analýzu úlohy sester ve screeningu deprese u seniorů v primární péči, v akutní lůžkové péči, v zařízeních dlouhodobé péče a domácí péče. Jedná se o teoretickou práci, kde byla využita vědecká metoda návrhu a demonstrace. V diplomové práci byl stanoven jeden hlavní cíl s pěti výzkumnými otázkami. Hlavním cílem bylo identifikovat a analyzovat úlohu sester ve screeningu deprese u seniorů. VO 1: Jakou úlohu může hrát sestra ve screeningu deprese u seniorů? VO 2: Jakou úlohu má sestra v ambulantním sektoru ve screeningu deprese u seniorů? VO 3: Jakou úlohu má sestra ve screeningu deprese u hospitalizovaných pacientů v akutní péči? VO 4: Jakou úlohu má sestra ve screeningu deprese u seniorů v zařízeních dlouhodobé a domácí péči? VO 5: Jaké hodnotící škály a metody jsou využívány ve screeningu deprese u seniorů? V diplomové práci je představen pojem deprese. Dále jsou specifikovány příčiny a důležité faktory, které způsobují depresi u starších lidí. Práce se také zabývá odlišnostmi v klinické symptomatologii deprese ve stáří. Přibližuje možnosti a různé bariéry v diagnostice deprese. Další kapitoly seznamují s komplexním geriatrickým vyšetřením, s diagnostickými klasifikačními systémy, možnými screeningovými metodami a škálami pro detekci deprese u starší populace. Také představuje způsoby farmakologické a nefarmakologické léčby a její případné komplikace spojené s vyšším věkem. Z důvodu zvýšené sebevražednosti zapříčiněné depresivní poruchou je představena i problematika suicidálního jednání seniorů. V dalších kapitole je popsán ošetřovatelský proces, který je sestrami využívaný v praxi. Skládá se ze zhodnocení zdravotního stavu pacienta, zhotovení ošetřovatelské diagnostiky, vytvoření ošetřovatelského plánu, následné realizace a vyhodnocení. Ošetřovatelský proces je také potřebný pro poskytování kvalitní ošetřovatelské péče. V ošetřovatelském procesu ve fázi ošetřovatelské diagnostiky, je představen výčet možných ošetřovatelských diagnóz u pacienta trpícího depresí, které jsou sestaveny na základě nejnovější klasifikace. Závěrem práce je popisována úloha sester ve screeningu deprese u seniorů v různých zdravotnických zařízeních a jejich podíl na včasném vyhodnocení deprese u seniorů. V této kapitole je představena role sestry, ošetřovatelský screening a spolupráce sestry s lékařem. Úloha sester ve screeningu deprese v různých zdravotnických zařízeních je založená na první posuzovací fázi ošetřovatelského procesu. Sestra zhodnotí celkový zdravotní i duševní stav pacienta na základě objektivních i subjektivních informací. Především bylo zjišťováno, jakou roli má sestra při screeningu deprese. Pro zpracování diplomové práce bylo nutné na základě syntézy a obsahové analýzy využít a zpracovat domácí i zahraniční odbornou literaturu. Řada relevantních zdrojů jsou výsledky různých studií a metaanalýz převážně ze zahraničí, ale i z České republiky. Diplomová práce může sloužit jako podkladový materiál pro sestry. Výstupem diplomové práce je vytvoření e-learningového materiálu dostupného pro studenty ve výukovém programu Moodle Zdravotně sociální fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.
|
|
Lze u pacientů s AML indikovaných k nepříbuzenské transplantaci provádět v klinické praxi výběr nepříbuzných dárců na základě KIR genotypů?
FRYČOVÁ, Michaela
Akutní myeloidní leukémie (AML) je agresivní maligní onemocnění, kdy pro většinu pacientů je jedinou kurativní léčbou alogenní transplantace krvetvorných buněk (aloTKB). Kromě reakce štěpu proti hostiteli je základním limitujícím faktorem úspěšnosti transplantace relaps onemocnění. Podle několika nedávno publikovaných studií mohou být výsledky transplantací u pacientů s AML kromě HLA genů ovlivněny i dalšími, tzv. non-HLA geny. Obzvláště roste počet důkazů vlivu genů KIR (Killer-cell Immunoglobulin-like Receptors) dárce na ochranu před relapsem po transplantaci. HLA a KIR geny jsou kódovány na různých chromozomech (HLA-6. chromozom a KIR 19. chromozom), tudíž se segregují nezávisle a HLA shodní dárci s příjemce mají obvykle různé složení KIR genů. Cooley et al. (2010) doložil, že specifické složení motivů centromerních a telomerních B haplotypů KIR genů přispívá k ochraně před relapsem a zvyšuje šanci na úplné vyléčení AML. V případech kdy existuje více HLA shodných nepříbuzných dárců (UD) by pak logicky kompozice KIR genů u jednotlivých dárců mohla být kritériem výběru toho nejvhodnějšího, tedy toho s největším potenciálem protekce před relapsem. Na základě této studie a dalších dat byla zahájena genetická typizaci KIR u potenciálních dárců, pokud bylo možné volit z několika 10/10 nebo 9/10 HLA shodných UD u daného pacienta. Genotypizace byla prováděna metodikou PCR-SSP pomocí komerčně dostupných kitů. Byla provedena genová typizace 160 nejlépe shodných HLA dárců pro 55 vybraných pacientů s AML. Přítomnost KIR haplotypů A a B stejně jako jejich kombinací byla určena z druhu a počtu genů KIR. Všechny genotypy byly zadány do kalkulátoru, který umožňuje zadání až pěti potenciálních dárců a získání jejich přiřazení do jedné z 3 skupin dle obsahu KIR B. Skupiny, "neutrální", "lepší", "nejlepší", odkazují na příslušnou ochranu proti relapsu. Genová typizace KIR při hledání dárců odhalila 43 dárců s AA haplotypy, 90 dárců s AB haplotypy a 27 dárců s BB haplotypy. Po přiřazení stavů přítomnosti KIR B bylo objeveno 107 "neutrálních" dárců, 35 "lepších" dárců a 18 "nejlepších" dárců. U 40 (~73%) pacientů byli k dispozici dárci s různými stavy přítomnosti KIR B. Tito pacienti představují skupinu pacientů, kde by mohlo být použito výběrové kritérium přítomnosti KIR B genu u dárce. Potvrdila jsem, že dodatečný výběr HLA shodného nepříbuzného dárce na základě obsahu KIR B genů je proveditelný. Výběr takového dárce může zlepšit transplantační výsledky u pacientů s AML.
|
|
Vliv teploty vody a intenzity světla na raný vývoj sumečka afrického v komerčním chovu
PROKEŠOVÁ, Markéta
Úspěšná produkce dostatečného množství kvalitních larev je klíčová pro umělý odchov všech druhů ryb. Tento proces je však u ryb, jako studenokrevných živočichů citlivých vůči podmínkám prostředí, poněkud problematický. Zejména jejich raná stádia (embrya a larvy) jsou více ovlivňována různými biotickými a abiotickými faktory (např. predace, hustota obsádky, teplota, světlo, pH, salinita, kyslík, dostupnost potravy a interakce těchto faktorů). Většina životních procesů ryb (reprodukce, metabolismus, přežívání, vývoj a růst) může být významně (pozitivně, negativně nebo vůbec) ovlivňována těmito faktory. Porozumění jejich vlivům na embryonální, larvální, juvenilní, adultní a případně senescentní periodu ryb je proto velmi žádoucí. Aplikace nových znalostí do praxe (zejména o druhově a věkově specifických optimálních podmínkách) by totiž mohla vést k vyššímu přežívání ryb, lepší růstové rychlosti, správnému vývoji, snížení výskytu malformací, či nižší frekvenci kanibalismu. Cílem této disertační práce bylo posoudit vliv teploty vody a intenzity světla na raný vývoj (embryonální a larvální periodu) keříčkovce jihoafrického, který je perspektivním druhem pro sladkovodní intenzivní akvakulturu. Díky skvělým vlastnostem (např. rychlý růst, schopnost dýchat atmosférický kyslík, chov při vysokých hustotách obsádky) by se tento druh mohl významně podílet na globální produkci akvakultury, jejíž růst je očekáván v následujících letech. V raném odchovu keříčkovce jihoafrického je však stále několik obtížností týkajících se kanibalismu, krmení, přežívání a potřeby detailních informací o vlivech některých biotických a abiotických faktorů včetně jejich interakcí.
|
|
Nové postupy biomonitoringu cizorodých látek ve vodním prostředí
ČERVENÝ, Daniel
V rámci disertační práce byly studovány a hodnoceny různé přístupy biomonitoringu. Metoda hodnocení zdravotních rizik byla v minulosti dobře popsána a používá se k hodnocení složek potravy v lidské výživě. V rámci této práce byla metoda aplikována na hodnocení rizik spojených s konzumací masa volně žijících ryb ve významných rybářských revírech v České republice. Tato studie byla zaměřena na skupinu populace věnující se sportovnímu rybolovu, která často ryby z volných vod konzumuje. Z tohoto důvodu nebyly výsledky práce publikovány pouze ve vědeckém časopise, ale také byly zájemcům z řad rybářů distribuovány ve formě brožury prostřednictvím Českého rybářského svazu. Zdravotní rizika spojená s konzumací ryb z volných vod závisí na druhu ryby a lokalitě. Zatímco zcela bez rizik je na všech sledovaných lokalitách konzumace masa kapra obecného (Cyprinus carpio), častou konzumaci většího množství masa dravých ryb nelze na některých lokalitách doporučit. Použití pasivních vzorkovačů se stává v posledních dvou desetiletích stále atraktivnější. Vzhledem k tomu, že tyto zařízení dokáží napodobit absorpci kontaminantů, která probíhá v živých organismech, mají v rutinních programech monitorujících výskyt cizorodých látek značný potenciál, neboť jsou schopné nahradit ryby jako bioindikátory znečištění. V rámci naší práce byla tato teorie potvrzena v případě PFASs, kdy koncentrace těchto polutantů byly na vybraných lokalitách porovnány v tkáních ryb a v extraktech z pasivních vzorkovačů. V porovnání s živými organizmy neprobíhá v pasivních vzorkovačích metabolická přeměna kontaminantů vyskytujících se ve vodním prostředí, a proto výsledky analýz lépe odpovídají reálné situaci na dané lokalitě. Použití pasivních vzorkovačů navíc naplňuje mezinárodně uznávané principy Replacement, Reduction, Refinement (3R). Dalším slibným přístupem se jeví použití juvenilních (tohoročních) ryb jako bioindikátorů znečištění. Směsné vícedruhové vzorky homogenátu ryb této věkové kategorie byly v rámci práce vyhodnoceny jako lepší indikátor širokého spektra polutantů, než dospělé ryby jednoho druhu odlovené ve stejné lokalitě. Vzhledem k tomu, že homogenát tvořený celými těly vzorkovaných jedinců obsahuje veškeré vnitřní orgány, je možné v těchto vzorcích detekovat širší spektrum kontaminantů, než ve svalovině dospělců. Kromě nižších hodnot limitů detekce a kvantifikace přináší tato metoda značné praktické a ekonomické výhody. Využití juvenilních ryb částečně naplňuje principy 3R, protože odlovem této věkové kategorie dochází k menšímu ovlivnění rybích populací, než při využití ryb v reprodukčním věku. V případě rtuti, která je limitujícím kontaminantem pro konzumaci ryb z volných vod v ČR, je možné pro posouzení kontaminace vodního prostředí použít metodu založenou na analýze ústřižků ploutví, která nevyžaduje usmrcení vzorkovaných jedinců. Kromě monitoringu výskytu rtuti na monitorovaných lokalitách, je možné tento přístup využít také k odhadu koncentrace rtuti ve svalovině ryb. Rozdíl mezi skutečnou a odhadnutou průměrnou koncentrací rtuti ve svalovině ryb činil při použití námi optimalizované metody na většině posuzovaných lokalit méně než 10%. Přesto, že bentos představuje významný článek potravního řetězce ve vodním prostředí, informace ohledně kontaminace cizorodými látkami jsou značně omezené. V další studii zařazené do této práce se podařilo poprvé prokázat kumulaci některých léčiv v bentických organismech, které jsou významnou složkou potravních řetězců ve vodním prostředí. Ačkoliv léčiva jsou obecně považována za látky, které se nekumulují v organismech, naše studie prokázala, že u některá farmaka mají bioakumulační potenciál a tedy existuje i reálné riziko kontaminace vyšších organismů (ryb) prostřednictvím přijímané potravy.
|
host ::
