Subjects

The aim of this course is to introduce students to ecotoxicology as a scientific discipline that examines the effects of chemical substances and other stressors on ecosystems and their components. Students will gain an overview of key concepts, principles, and methodologies of ecotoxicology, including its relationship with other environmental sciences. They will also learn about the fate of chemicals in the environment, toxicity mechanisms at various levels of biological organization, and the impact of toxic substances on populations, communities, and entire ecosystems. Attention will be given to laboratory and field research methods, biomonitoring, and experimental approaches. Furthermore, students will become familiar with the main classes of toxic substances in the environment and the applications of ecotoxicology in risk assessment and environmental regulations. The course includes theoretical lectures as well as practical case studies.

Last update: Hofman Jakub, prof. doc. RNDr. et RNDr., Ph.D. (11.03.2025)

Cílem předmětu je seznámit studující s ekotoxikologií jako vědní disciplínou zkoumající vliv chemických látek a dalších stresorů na ekosystémy a jejich složky. Studující získají přehled o klíčových pojmech, principech a metodologiích ekotoxikologie, včetně jejího vztahu k dalším vědám o životním prostředí. Dále se dozví o osudu chemických látek v prostředí, mechanismech toxicity na různých úrovních biologické organizace a vlivu toxických látek na populace, společenstva a celé ekosystémy. Pozornost bude věnována laboratorním i terénním metodám ekotoxikologického výzkumu, biomonitoringu a experimentálním přístupům. Studující se také seznámí s hlavními třídami toxických látek v prostředí a s aplikacemi ekotoxikologie v oblasti hodnocení rizik a environmentálních regulací. Výuka zahrnuje teoretické přednášky i praktické ukázky případových studií.
Studenti v rámci výuky absolvují jednodenní exkurzi na pracovišti RECETOX v Brně. Exkurze je spojena s finanční spoluúčastí studentů pokrývající dopravu (objednaný autobus) ve výši cca 1200 Kč (odvíjí se od poštu zapsaných studentů).

Last update: Hofman Jakub, prof. doc. RNDr. et RNDr., Ph.D. (11.03.2025)

Doporučená literatura
Calow, P. Handbook of Ecotoxicology Vol. I and II. London, U.K. : Blackwell Scientific publications, 1993.

Hoffman, D.J. - Rattner, B.A. Handbook of Ecotoxicology. Boca Raton, FL, USA : CRC Press, 2003.

Hill, I.R. et al. Freshwater field tests for hazard assessment of chemicals. CRC Press, 1994m Boca Raton, Florida.

Fundamentals of ecotoxicology. Edited by Michael C. Newman - Michael A. Unger. 2nd ed. Boca Raton, Fla. : Lewis Publishers, 2003. 458 p. ISBN 1-56670-598-3.

Ecotoxicology :a comprehensive treatment. Edited by Michael C. Newman - William H. Clements. Boca Raton, Fla. : CRC Press, 2008. 852 s. ISBN 9780849333576.

Fundamentals of aquatic toxicology :effects, environmental fate, and risk assessment. Edited by Gary M. Rand. 2nd ed. London : Taylor & Francis, 1995. ISBN 1-56032-091-5.

Soil ecotoxicology. Edited by Joseph Tarradellas - Gabriel Bitton - Dominique Rossel. Boca Raton : Lewis Publishers, 1996. 386 s. ISBN 1-56670-134-1.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (20.04.2010)

Zkouška z předmětu je písemná, test formou volných otázek s volnými odpověďmi, případně s výběrem možností.

Hodnotí se správnost, úplnost a logika odpovědí. V testu jsou obsaženy otázky z výukových materiálů - prezentací.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (20.01.2012)

Seznam přednášek:

1 - historie a postavení ekotoxikologie; ekotoxikologie jako věda o působení stresorů na ekosystémy a jejich živé složky; vědomostní předpoklady ekotoxikologa; ekotoxikologie vs. toxikologie humánní a veterinární, ekotoxikologie a ekologie; pojmy a principy toxikologie a ekologie; vztahy a propojení ekotoxikologie s dalšími biologickými vědami a vědami o životním prostředí; ekotoxikologie retrospektivní a prospektivní; členění ekosystémů a studium ekotoxikologie (akvatická a terestrická ekotoxikologie); terminologie ekologie a environmentální toxikologie.
2 - chemické látky v ekosystémech parametry chemických látek významných pro ekotoxikologii (obecné a specifické parametry - rozdělovací koeficienty, sorpční konstanty, lipofilita); základní osud chemických látek v prostředí - transport, distribuce, transformace; biokoncentrace a biodostupnost - specifika akvatického a terestrického ekosystému; biotické transformace - biodegradace, metabolismus toxických látek.
3 - základní ekotoxikologie přírodních organismů koncept expozice-dávka-odpověď, toxokinetika a toxodynamika; akutní vs. chronická toxicita; genotoxicita vs. karcinogenita; biomarkery; hierarchie biologických systémů - specifika a efekty (chemických) stresorů na různých úrovních:
4 - efekty na různých úrovních živého organismu subbuněčné a buněčné úrovně - biochemické a molekulární mechanismy toxicity, mutagenita, genotoxicita; orgánové efekty (u vyšších auto- i heterotrofních organismů) - poškození metabolismu, neurotoxicita, endokrinní a reprodukční toxicita, imunotoxicita a další poškození zdraví; organismální efekty (u vyšších auto- i heterotrofních organismů) - poškození zdraví, růstu a vývoje, letální efekty, karcinogeneze, teratogenita;
5 - efekty u různých typů živých organismů ekotoxikologie producentů - sinice, řasy a vyšší rostliny ekotoxikologie konzumentů - bezobratlí, obratlovci, člověk jako součást ekosystémů ekotoxikologie destruentů - bakterie, houby
6 - (chemický) stres na úrovni společenstev a ekosystémů společenstva - změny druhového složení, indexy biodiverzity vlastnosti, stavba, funkce ekosystémů, prostorové a časové členění a změny ekosystémů, vazby mezi složkami ekosystémů, úrovně trofie; působení chemického stresu na ekosystémové úrovni - odpověď a zotavení; akvatické a terestrické prostředí, ukázky případových studií, indikátory zdraví ekosystému; saprobita vs. toxicita;
7 - experimenty v ekotoxikologii laboratorní testování vs. přírodní studie in situ a biomonitoring; design a uspořádání experimentů různé složitosti; standardizovatelnost, opakovatelnost, ekologická interpretace výsledků; biologické faktory ovlivňující toxicitu (výživa, pohlaví, věk, roční a životní cykly)
8 - metody studia ekotoxikologie (I) - laboratorní biotesty hierarchie a baterie podle trofických úrovní; sledování efektů a jejich parametrizace, odvození a interpretace hodnot ECx, LCx, LO(A)EL, NO(A)EL metody studia efektů pro akvatické a terestrické organismy - zástupci a příklady; vícedruhové testování - laboratorní mikrokosmy; mikrobiální ekotoxikologie
9 - metody studia ekotoxikologie (II) - ekologické studie metody studia ekotoxikologie in situ - typy a výběr organismů a expozice (kontrolovaná vs. přírodní), negativní-pozaďové kontrolní hodnoty; mikro a mezokosmy. biomonitoring - přírodní sledování, základní koncepty hodnocení biotické integrity, charakteristiky a parametrizace složení společenstev; problematika a specifika biomarkerů a bioindikátorů
10 - hlavní třídy toxických látek v životního prostředí čisté látky vs. směsi; průmyslové a komunální odpady, látky záměrně vnášené do ekosystémů; stručné charakteristiky hlavních skupin - vstupy do prostředí, osud a toxické efekty: anorganické látky (kovy, plyny, anorganické nutrienty- fosfor, dusík); organické polutanty (organické plyny, rozpouštědla, pesticidy, produkty a meziprodukty průmyslových činností a produkty spalování).
11 - aplikace ekotoxikologie principy a význam modelování vztahů mezi strukturou a biologickou aktivitou (QSAR) matematické modely pro osud a transport látek v prostředí a potravních řetězcích hodnocení rizik - základní koncept a realizační schema, nebezpečnost vs. riziko, analýza osudu, analýza efektů, přístupy k syntéze - posouzení rizika; humánní vs. ekologická rizika národní a mezinárodní standardy pro ekotoxikologii, právní využití poznatků ekotoxikologie, související praktické aspekty, normy; hygienické hodnocení kvality prostředí - odvození a problematika bezpečných limitů.

Jednodenní exkurze na pracoviště RECETOX v Brně.

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (19.03.2025)

Po absolvování přednášky budou studenti schopni:

1. chápat koncepci ekotoxikologie, která vychází ze schématu: stresory (tj. cizorodé chemické látky nebo fyzikální faktory) působí na organismy a vyvolávají v nich škodlivé efekty (biologické systémy jsou chápány jako receptory působení stresu);

2. diskutovat a interpretovat obecné principy ekotoxikologie;

3. popsat a vysvětlit efekty na organismech žijících v přirozeném prostředí, v ekosystémech (od bakterií, přes rostliny a bezobratlé po obratlovce, včetně člověka);

4. rozumět účinkům stresorů na různých úrovních od biochemické až po ekosystémovou;

5. chápat specifika ekotoxikologie v jednotlivých složkách životního prostředí (voda, půda) včetně vlivů tohoto prostředí na pozorované vztahy;

6. využívat metodické postupy v ekotoxikologii (ekotoxikologické biotesty) pro předpovědi toxických účinků látek, navrhovat jejich sady dle konkrétní situace a hodnotit získané výsledky;

7. komentovat ekotoxikologii jednotlivých skupin kontaminantů;

8. zdůvodnit aplikace a využití poznatků ekotoxikologie v praxi

Last update: Tátosová Jolana, RNDr., Ph.D. (19.03.2025)