Univerzita Karlova v Praze

Transkript

1 Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Ústav pro životní prostředí Obsah uranu v plodnicích velkých hub Uranium content of macrofungi Jaroslava Kubrová Vedoucí práce: RNDr. Jan Borovička, Ph.D. Interní konzultant: Doc. Ing. Mgr. Jan Frouz, CSc. srpen 2011

2 Abstrakt V teoretické části své diplomové práce jsem se zabývala obecnými informacemi o říši hub a ekologii hub se zaměřením na tzv. velké houby (makromycety). Dále jsem informovala o stopových prvcích v plodnicích hub se zaměřením na biogeochemii uranu. V experimentální části jsou výsledky mého vlastního výzkumu. Stanovila jsem obsah uranu, thoria, stříbra a olova v plodnicích velkých hub pomocí HR-ICP-MS a ENAA. Vzorky pocházely 1/ z čistých lokalit s různým geologickým podložím, 2/ z uranem kontaminovaných lokalit ve středních Čechách na Příbramsku. Obě analytické metody byly využity také pro stanovení koncentrací vybraných stopových prvků v půdách a pro posouzení jejich mobility byla provedena sekvenční extrakce BCR. Abstract In the leading part of this work I presented general information on the kingdom of fungi and fungal ecology focused on marofungi (macromycetes). Furthermore, I reviewed the phenomenon of trace elements accumulation in macrofungal fruit-bodies, particularly focused on uranium and its biogeochemistry. In the experimental part, results of my own research are presented. I determined concentrations of uranium, thorium, silver and lead by use of HR- ICP-MS and ENAA. The macrofungal samples were collected 1/ in clean areas with diverse geological bedrock, 2/ in uranium-polluted area in vicinity of Příbram (Central Bohemia, Czech Republic). Furthermore, selected trace elements were determined also in underlying soils by use of the both analytical methods. For investigation of trace elements mobility, the BCR sequential extraction was applied.

3 Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracovala samostatně s využitím uvedené literatury a informací, na než odkazuji. Svoluji k jejímu zapůjčení s tím, že veškeré (i přejaté informace) budou řádně citovány. Rovněž prohlašuji, že předložená diplomová práce je totožná s elektronickou verzí vloženou do SIS V Praze, srpen Jaroslava Kubrová

4 Obsah 1 Seznam použitých zkratek 3 Seznam tabulek a obrázků 4 Seznam českých a latinských názvů hub 6 1. Úvod 8 TEORETICKÁ ČÁST 2.Houby a stopové prvky Říše hub Vřeckovýtrusé houby (Ascomycota) Stopkovýtrusé houby (Basidiomycota) Role a postavení hub v ekosystému Stopové prvky v houbách Historický přehled Houby a stopové prvky Stopové prvky v chorošovitých houbách Houby a radionuklidy Chemická forma prvků v houbách Geomykologie Role hub v biogeochemii uranu Uran v životním prostředí Těžba uranu v ČR Uran v plodnicích hub 22 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 3. Metodika Lokality a jejich charakteristika Čisté lokality Příbramsko Háje Sběr a zpracování vzorků hub Sběr a zpracování vzorků půd Standardní referenční materiály Analýza vzorků hub Zpracování a analýza vzorků metodou HR-ICP-MS Zpracování a analýza vzorků metodou ENAA Analýza vzorků půd Stanovení celkových koncentrací Sekvenční extrakce Stanovení ph 38 1

5 3.7 Statistická analýza dat Výsledky Půdy Houby Srovnání metod HR-ICP-MS a ENAA Čisté lokality Příbramsko Srovnání naměřených dat s daty publikovanými v literatuře Statistická analýza Diskuze Půdní substráty Houby Závěr Literatura 63 Přílohy 72 2

6 Seznam použitých zkratek agg. Aggregatio = sdružení "malých" druhů v druh "souborný" BCR Tříkroková sekvenční extrakční analýza cf. Confer, conferatur - srovnej, porovnej ENAA Epitermální neutronová aktivační analýza GlÚ AV ČR Geologický ústav Akademie věd České republiky HR-ICP-MS Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou CHKO Chráněná krajinná oblast ICP-AES Atomová emisní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou K Kelvin mld. Miliarda MQ Milli-Q voda n Neutrony PE Polyethylen PFA Tetrafluoroethylen perfluoroalkoxy kopolymer PP Polypropylen ppb Parts per billion, 10 9, µg kg 1 ppm Parts per million, 10 6, mg kg 1 REE Prvky vzácných zemin, lanthanoidy SEA Sekvenční extrakční analýza sp. Species, druh SRM Standardní referenční materiál SSSR Svaz sovětských socialistických republik ÚJF AV ČR Ústav jaderné fyziky Akademie věd České republiky XRF Rentgenfluorescenční analýza 3

7 Seznam tabulek a obrázků Tabulka 1: Zastoupení přírodních izotopů uranu, podle Pluskala (1971) Tabulka 2: Certifikované obsahy uranu, thoria, olova a stříbra v SRM a M 122, podle Internet (12,13 a 14) Tabulka 3: Jednotlivé kroky BCR, podle Ettlera (2008) Tabulka 4: Koncentrace uranu, thoria a stříbra v humusových horizontech na lokalitě Bytíz, stanovené pomocí ENAA Tabulka 5: ph v půdním horizontu odebraném na Bytízu (plocha F) Tabulka 6: Koncentrace prvků v jednotlivých horizontech v půdním profilu na lokalitě Tabulka 7: Ověření správnosti sekvenční extrakce BCR pomocí indikativních hodnot pro olovo v referenčním materiálu BCR 483 Tabulka 8: Porovnání stanovených koncentrací ve vzorcích hub a SRM (ppb) s použitím HR-ICP-MS a ENAA Tabulka 9: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v ektomykorhizních houbách z čistých lokalit Tabulka 10: Vybrané statistické parametry pro ektomykorhizní houby z čistých lokalit Tabulka 11: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v saprotrofních houbách z čistých lokalit Tabulka 12: Vybrané statistické parametry pro saprotrofní houby z čistých lokalit Tabulka 13: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v kloboucích druhu Boletus badius z Lysiny Tabulka 14: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v kloboucích druhu Boletus badius z Pluhova Boru Tabulka 15: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v ektomykorhizních houbách z Bytízu Tabulka 16: Vybrané statistické parametry pro ektomykorhizní druhy hub z Bytízu Tabulka 17: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v saprotrofních houbách z Bytízu Tabulka 18: Vybrané statistické parametry pro saprotrofní druhy hub z Bytízu Tabulka 19: Naměřené hodnoty koncentrací stříbra, olova, thoria a uranu v houbách z lokality Háje Tabulka 20: Srovnání naměřených obsahů uranu u stejných druhů z čistých lokalit a Bytízu Tabulka 21: Srovnání stanovených koncentrací uranu v plodnicích hub získaných metodami HR-ICP-MS (Borovička a kol. 2011, Příloha XX) a XRF (Campos a kol. 2009) Tabulka 22: Korelační analýza: hodnoty Spearmanova korelačního koeficientu r s Obrázek 1: Schéma interakce houby s geologickým prostředí, podle (Gadd 2004, upraveno) Obrázek 2: Koncentrace uranu zjištěné v mechu Pleurozium shreberi v okolí Příbrami (Suchara a Sucharová 2003) Obrázek 3: Koncentrace uranu v humusovém horizontu půd v okolí Příbrami (Suchara a Sucharová 2003) Obrázek 4: Plochy sběru hub (A, B, C) na haldě u obce Bytíz (podkladem pro tento schematický plánek byla katastrální mapa) Obrázek 5: Plochy sběru hub (D, E, F) u obce Bytíz (podkladem pro tento schematický plánek byla katastrální mapa) 4

8 Obrázek 6: Plochy sběru hub (G a H) u obce Háje (podkladem pro tento schematický plánek byla katastrální mapa) Obrázek 7: Výsledky sekvenční extrakce BCR pro uran Obrázek 8: Výsledky sekvenční extrakce BCR pro thorium Obrázek 9: Výsledky sekvenční extrakce BCR pro stříbro Obrázek 10: Výsledky sekvenční extrakce BCR pro olovo 5

9 Seznam českých a latinských názvů hub Agaricus aridicola Geml, Geiser & Royse Agaricus arvensis Schaeff. Agaricus bisporus(j. E. Lange) Imbach Agaricus campestris L. Agaricus leucotrichus (F.H. Møller) F.H. Møller Agaricus macrosporus (F.H.Møller & Jul. Schäff.) Pilát Agaricus silvaticus Schaeff. Albatrellus pes-capre (Pers.) Pouzar Amanita citrina (Schaeff.) Pers. Amanita muscaria (L.) Pers Amanita submembranacea (Bon) Gröger Armilaria ostoyae (Romagn.) Herink Bolbitius vitellinus (Pers.) Fr. Boletus badius (Fr.) Fr. Boletus edulis Bull. Boletus reticularis Schaeff. Calocera viscosa (Pers) Fr. Calvatia excipuliformis(scop.) Perdeck Cantharellus cibarius Fr. Clitocybe costata Kühner & Romagn. Clitocybe fragans (Sowerby) P. Kumm. (agg.) Clitocybe geotropa (Lam. & DC.) Quél. Clitocybe nebularis (Batsch.) P. Kumm. Cortinarius anomalus (Fr.) Fr. Cortinarius odorifer Britzelm. Cortinarius trivialis J. E Lange Elaphomyces sp. Fomitopsis pinicola(sv.) P. Karst. Gomphidius glutinosus (Schaeff.) Fr. Gymnopillus spectabilis (Weinm.) A. H. Sm. Hebeloma crustuliniforme (Bull.) Quél. Hebeloma cylindrosporum Romagn. Hebeloma sinapizans (Paulet) Gillet Helvella lacunosa Afzel. Hygrophoropsis aurantiaca (Wulfen) Maire Hypholoma fasciculare (Huds.) P. Kumm. Inocybe dulcamara (Alb. & Schwein.) P. Kum Inocybe geophylla(fr.) P. Kumm. Laccaria amethystina (Huds.) Cooke Laccaria sp. Lactarius controversus Pers. (Fr.) Lactarius deterrimus Gröger Lactarius lignyotus Fr. pečárka pískomilná pečárka ovčí pečárka dvouvýtrusá pečárka polní pečárka pečárka velkovýtrusá pečárka lesní krásnoporka kozí noha muchomůrka citronová muchomůrka červená muchomůrka šedoblanitá václavka smrková slzečník žloutkový hřib hnědý hřib smrkový hřib dubový krásnorůžek lepkavý pýchavka palicovitá liška obecná strmělka kosťovitá strmělka vonná strmělka veliká strmělka mlženka pavučinec odchylný pavučinec anýzový pavučinec osikový jelenka troudnatec pásovaný slizák mazlavý šupinovka nádherná slzivka oprahlá slzivka slzivka ředkvičková chřapáč jamkatý lištička pomerančová třepenitka svazčitá vláknice potměchuťová vláknice zemní lakovka ametystová lakovka ryzec osikový ryzec smrkový ryzec černohlávek 6

10 Seznam českých a latinských názvů hub (pokračování) Lactarius torminosus (Schaeff.) Pers. ryzec kravský Leccinum rufum (Schaeff.) Kreisel křemenáč osikový Leccinum scrabrum (Bull.) Gray kozák březový Lepiota magnispora Murrill bedla nažloutlá Lepista flaccida (Sowerby) Pat. strmělka přehrnutá Lepista nuda (Bull.) Cooke čirůvka fialová Leucoagaricus leucothites(vittad.) Wasser bedla zardělá Lycoperdon foetidum Bonord. pýchavka horská Lycoperdon cf. perlatumpers. pýchavka obecná Macrolepiota procera (Scop.) Singer bedla vysoká Macrolepiota rhacodes (Vittad.) Singer bedla červenající Mycena epipterygia (Scop.) Gray helmovka slizká Mycena pura (Pers.) P. Kumm. helmovka ředkvičková Mycena zephirus (Fr.) P. Kumm. helmovka zefírová Omphalotus olearius (DC.) Singer hlíva olivová Paxillus involutus (Batsch) Fr. čechratka podvinutá Piptoporus betulinis(bull.) P. Karst. březovník obecný Pisolithus arrhizus (Pers.) Raucher měcháč písečný Pleurotus pulmonarius (Fr.) Quél. hlíva plicní Pluteus cervinus (Schaeff.) P. Kumm. štítovka jelení Psathyrella spadiceogrisea (Schaeff.) Maire křehutka hnědošedá Ramaria eumorpha ( P. Karst.) Corner kuřátka Invalova Rhodocollybia butyracea (Bull.) Lennox penízovka máslová Russula aeruginea Lindblad holubinka trávozelená Russula exalbicans (Pers.) Melzer & Zvára holubinka parková Russula chloroides (Krombh.) Bres. holubinka akvamarínová Russula illota Romagn. holubinka tmavolemá Russula ochroleuca (Pers.) Fr. holubinka hlínožlutá Russula paludosa Britzelm. holubinka jahodová Russula puellaris Fr. holubinka dívčí Russula subfoetens W. G. Sm. holubinka páchnoucí Serpula lacrymans (Wulfen) J.Schröt. dřevomorka domácí Stereum hirsutum (Willd.) Perst. pevník chlupatý Strobilomyces strobilaceus (Scop.) Berk. šiškovec černý Suillus collinitus (Fr.) Kuntze klouzek žíhaný Suillus luteus (L.) Gray klouzek obecný Trametes versicolor (L.) Lloyd outkovka pestrá Tricholoma populinum J. E. Lange čirůvka topolová Tricholomopsis rutilans (Schaeff.) Singer šafránka červenožlutá Tricholoma sulphureum (Bull.) P. Kumm. čirůvka sírožlutá Xerocomus chrysenteron (Bull.) Quél. hřib žlutomasý Poznámka: Vědecká jména byla z převážné většiny uvedena podle atlasu (Hagary a kol. 1999), dále podle internetového zdroje ( 7

11 1. Úvod O houby se zajímám již od útlého dětství, kdy jsem se díky své matce stala houbařkou. Houby jsem neopustila ani během základní školy, kdy jsem se účastnila biologických olympiád a snažila se o své první mykologické průzkumy. Ovšem svou první samostatnou práci jsem vypracovala na střední škole. Zabývala jsem se v ní diverzitou hub na několika lokalitách v Posázaví a byla součástí mé maturitní zkoušky. Podruhé jsem se věnovala houbám ve své bakalářské práci, kde jsem se zabývala problematikou ochrany hub v České republice. Do třetice se věnuji houbám ve své diplomové práci, která je zaměřena na obsah uranu v plodnicích velkých hub. Informací o koncentracích stopových prvků v houbách bylo publikováno mnoho, data o uranu však prakticky chybí. Ovšem publikovány byly jak koncentrace velmi nízké, maximálně desítky ppb (Stijve a kol. 2001, Řanda a kol. 2005), tak i relativně vysoké, v jednotkách ppm (Campos a kol. 2009); uvedené koncentrace jsou zde a dále i v celé práci vztaženy na sušinu. Naše znalosti o schopnosti hub akumulovat uran jsou tedy malé, a dostupné literární údaje jsou navíc nejednoznačné. Veškeré doposud publikované údaje o obsazích uranu v plodnicích hub jsou z oblastí nepostižených těžbou či zpracováním uranových rud. Vliv kontaminovaného prostředí na obsah uranu v plodnicích je tedy doposud zcela neznámý. Proto má moje diplomová práce dva cíle. Zaprvé zjistit, jaké jsou přirozené koncentrace uranu v plodnicích velkých hub z čistých lokalit a zadruhé, zda má na obsahy uranu v plodnicích hub vliv antropogenní kontaminace životního prostředí v důsledku těžby a zpracování uranových rud. Teoretická část diplomové práce je věnována houbám obecně. Čtenář zde získá základní informace o říši hub, o stopových prvcích a jejich interakcí s houbami, samozřejmě s podrobnějším zaměřením právě na uran. V experimentální části jsem popsala metodiku výběru lokalit, sběru plodnic, odběru vzorků půdních substrátů, zpracování vzorků a princip a provedení chemických analýz. Ráda bych na tomto místě poděkovala všem, kteří mi během psaní této práce pomohli. Za cenné rady, připomínky a překlady německé a francouzské literatury svému školiteli RNDr. Janu Borovičkovi, Ph.D. z Geologického ústavu AV ČR, v.v.i. a z Ústavu jaderné fyziky AV ČR, v.v.i. a svému interními školiteli Doc. Ing. Mgr. Janu Frouzovi, CSc. z Ústavu pro životní prostředí PřF UK. Můj dík za pomoc s analýzami metodou HR-ICP-MS patří RNDr. Janu Rohovcovi, Ph.D. a za pomoc s odběrem vzorků půd na lokalitě Bytíz RNDr. 8

12 Anně Žigové, CSc. (oba z Geologického ústavu AV ČR, v.v.i.). Též bych chtěla poděkovat Mgr. Ondřeji Mudrákovi za pomoc se statistickým zpracováním dat. Tato práce vznikla s podporou grantu Grantové agentury Univerzity Karlovy v Praze (projekt č. 3010) a s podporou projektu P504/11/0484 Grantové agentury České republiky. 9

13 TEORETICKÁ ČÁST 2. Houby a stopové prvky 2.1 Říše hub Houby byly v minulosti řazeny mezi cévnaté rostliny, ale v současné době již nejsou pochybnosti o tom, že tyto organismy tvoří samostatnou říši (Fungi). Jsou nejpočetnější, nejvýznamnější, rovněž patří mezi jedny z nejznámějších a nejpopulárnějších skupin eukaryotních heterotrofních organismů (Kalina a Váňa 2005). Klán (1989) popisuje houby jako eukaryotní, stélkaté, jedno- a mnohobuněčné organismy, jejichž stélka je tvořena chitinem (podobně jako skelet hmyzu) a dalším znakem společným s živočichy jsou rezervní látky glykogeny v buňkách. Kirk a kol. (2008) dělí houby do 6 kmenů (Ascomycota, Basidiomycota, Chytridiomycota, Glomeromycota, Microsporidia a Zygomycota), které obsahují rodů. Houby jsou jednou z nejbohatších skupin organismů v Evropě a jejich počet se odhaduje na nejméně druhů. Více než druhů hub se řadí mezi tzv. velké houby (makromycety), které tvoří plodnice viditelné pouhým okem (Internet 1). Primack a kol. (2001) odhadovali počet nepopsaných druhů hub na 1,4 milionu. Díky rozvoji molekulárních metod se neustále prohlubují naše znalosti o počtu druhů hub, a proto se v současné době předpokládá, že existuje až 5,1 miliónů nepopsaných druhů hub (Blackwell 2011). Přesný počet druhů velkých hub není znám ani v České republice, protože doposud nebyl zpracován souborný seznam druhů hub (check-list). Prozatím se tedy odhaduje počet na tři až čtyři tisíce druhů makromycetů (Holec 2006a). Ve své diplomové práci jsem se zabývala pouze makromycety, tedy některými zástupci z kmeny Ascomycota a Basidiomycota, proto se v této kapitole dále zaměřím pouze na tyto dvě skupiny Vřeckovýtrusé houby (Ascomycota) Kirk a kol. (2008) uvádí rodů, což z vřeckovýtrusých hub činí největší skupinu zástupců říše hub. Zástupci jsou kosmopolitní a vyskytují se na širokém spektru stanovišť, např. na dřevě (lignikolní druhy), na trusu (koprofilní druhy), některé tvoří ektotrofní mykorhizu apod. Řada z nich parazituje i na rostlinách či zvířatech. 10

14 Zástupci této skupiny tvoří tzv. vřecka. Vřecko (ascus) je místem diploidního jádra, často je i jedinou diploidní buňkou v celém životním cyklu. Ve vřecku dochází k tvorbě spor (askospor), nejčastěji 8. Vřecko vzniká během pohlavního procesu gametogamie nebo somatogamie (Kalina a Váňa 2005). Mycelium je haploidní a přehrádkované. Hyfy mají dvouvrstvé, s jednoduchými póry. Mezi základní typy plodnic patří apothecium, kleistothecium a perithecium Stopkovýtrusé houby (Basidiomycota) Kirk a kol. (2008) rozeznávají rodů, což spolu s vřeckovýtrusými houbami tvoří 95% veškerých rodů hub. Mezi stopkovýtrusými houbami můžeme nalézt zástupce saprotrofní, obligátně či fakultativně parazitické i symbionty žijící v mykorhize s rostlinami či v symbióze s hmyzem, např. s termity (Kalina a Váňa 2005). Základním znakem jsou bazidie, na kterých se tvoří výtrusy, nejčastěji po 4. Mycelium je přehrádkované a ve stěně přehrádky se nachází centrální pór, tzv. dolipór (Ingold a Hudson 1993). Buněčná stěna je vícevrstevná a obsahuje chitin, podobně jako u většiny hub. Životní cyklus je dikariotický, dikariotické je i vegetativní mycelium, včetně plodnic z něj vytvořených (Kalina a Váňa 2005) Role a postavení hub v ekosystému Rozdíly ve způsobu výživy hub a jejich životních nároků jsou velké. Stručný a populárně zaměřený přehled ekologických strategií velkých hub přinesl Holec (2006b): Saprotrofní houby dokáží díky své enzymatické výbavě rozkládat mrtvou organickou hmotu, např. dřevo (lignikolní houby) či opadané jehličí a listí, zbytky těl rostlin (detritikolní houby) nebo i humusové látky v půdě (terestrické saprotrofní houby). Organická hmota může být rozložena až na oxid uhličitý a vodu (např. Serpula lacrymans). Tato činnost je pro fungování ekosystému nezbytně nutná, proto houby tvoří významný pilíř v koloběhu živin. Kromě výše vyjmenovaných skupin existují i druhy vázané na speciální substráty, např. na odumírající mech (muscikolní houby), spálené dřevo a popel (antrakofilní druhy) či plody rostlin (frutikolní houby). Je dobré si uvědomit, že saprotrofové nepřicházejí do nového, ale do již kolonizovaného substrátu např. ve dřevě jsou přítomny i parazitické houby, které způsobily odumření stromu (Holec 2001). Dochází zde tedy ke konkurenci a ukazuje se, že je pro obsazení substrátu klíčové i složení společenstva organismů a ne jen faktory jako jsou klima či biotop. 11

15 Symbiotické houby vytvářejí různé symbiózy, především různé typy mykorhiz s cévnatými rostlinami. Symbióza s hmyzem, kterou popisuje Kalina a Váňa (2005), se týká především řádu Septobasidiales, jehož zástupci ovšem nepatří mezi makromycety a vyskytují se především v tropickým oblastech. Stejně tak Kavina (1919) popisuje několik soužití mezi hmyzem a houbou a zmiňuje se především o tropických mravencích, kteří pěstují určité houby, kterými se později živý či o symbióze s podkorním hmyzem jako je např. kůrovec v těchto případech však také nejde o makromycety. Mykorhizní houby žijí v symbióze s kořeny rostlin, na kterých se vytváří speciální orgány, tzv. mykorhizy, ve kterých dochází k oboustranně prospěšné výměně látek. Houba získává produkty fotosyntézy organické látky a rostlina zejména dusík, fosfor a vodu. Oba partneři se tak vzájemně podporují, rostlina houbám usnadňuje výživu a tvorbu plodnic (fruktifikaci) a houba umožňuje růst rostlinám i na místech s nepříznivými podmínkami (např. písčité půdy, výsypky, haldy apod.). Rozeznáváme několik typů mykorhizní symbiózy, které se liší zejména typem pronikání houbových vláken (hyf) do rostliny. Podrobný přehled o tomto fenoménu publikovali Gryndler a kol. (2004). Lichenizované houby žijí v symbióze se sinicí nebo řasou a jejich spojením vzniká lišejník (tj. lichenizovaná houba). Lichenizované houby jsou v České republice zastoupeny několika málo druhy, především z rodu kalichovka (Lichenomphalia) a kyjanka (Multiclavula) (Holec 2006b). Parazitické houby mohou získat organické látky z živých buněk (biotrofní parazité) anebo z odumřelých (nekrotrofní parazité). Pokud houby žijí na odumírajících částech těl živých organismů a toto odumírání nezpůsobily, označujeme je za saproparazity. Nejvýznamnější jsou z parazitických makromycetů především lignikolní (dřevožijné) houby, např. chorošovité houby. Endofytické houby žijí uvnitř těl hostitelů a jejich způsob života se může měnit od prospěšného soužití, přes symbiózu až po lehký parazitizmuz. Mezi endofytické houby patří především mikromycety. Z makromycet jsou to např. rody dřevnatka (Xylaria), spálenka (Ustilina) a dřevomor (Hypoxylon), které žijí především na mrtvém dřevě. 12

16 2.2 Stopové prvky v houbách Historický přehled První práce, které publikovaly výsledky analýz plodnic hub, se objevily před více než 100 lety (Zellner 1907) a další práce pak v 30. letech 20. století (Friese 1929, 1932; Ramage 1930). První podrobnější studie se však objevily až v 70. letech 20. století, což souviselo i s rozvojem instrumentálních analytických metod. Stijve a Cardinale (1974), Stijve a Roschnik (1974), Stijve a Besson (1976) se v této době zabývali především koncentracemi rtuti v plodnicích velkých hub, ale zájem byl soustředěn i na selen (Stijve 1977). Koncentracemi nejen těžkých kovů, jako je rtuť či kadmium, ale i např. arzénem a stříbrem, se zabývali Byrne a kol. (1976, 1979) a Allen a Steinnes (1978). Stopovým prvkům v houbách se v české literatuře, spíše však populární formou, věnovali např. Babička (1973), těžkým kovům pak Macků (1977) a Šebek (1979) Houby a stopové prvky Některé velké houby (tzv. makromycety) jsou známy svojí schopností koncentrovat ve svých plodnicích stopové prvky (Borovička 2007). Prvky se v plodnicích hromadí dvojím způsobem. Přes atmosférickou depozici, která má význam spíše u hub, které setrvávají déle na stanovišti, tedy např. u chorošovitých hub, ale hlavním faktorem ovlivňující koncentraci prvku v houbě je jeho přítomnost v substrátu. Prvek se v substrátu vyskytuje přirozeně (litosférický zdroj) a nebo antropogenně (kontaminace prostředí). Prvek se do plodnice houby dostává přes podhoubí (mycelium). Schopnost hub akumulovat prvky se vyjadřuje koncentračním faktorem (Fc) (Stijve a Roschnik 1974, Řanda a Kučera 2004), tedy poměrem obsahu prvku v sušině plodnice a v sušině půdního substrátu. Kalač a Svoboda (1999) tento vztah označují jako biokoncentrační faktor, obecně se v literatuře často objevuje zkratka BCF (např. Falandysz 2002). O schopnosti akumulace hovoříme v případě, pokud je koncentrace prvku vyšší v plodnici než v půdním substrátu (tedy Fc >1); pokud je tomu naopak (Fc <1), houba prvek diskriminuje. K hyperakumulaci dochází v případě, kdy je Fc neobvykle vysoké a v daném druhu houby je koncentrace prvku asi 100x vyšší než v ostatních houbách rostoucích na substrátu o téže charakteristice. Pokud je koncentrační faktor nižší než jedna, ale houba má zřetelně vyšší obsah prvku než jiné druhy hub, mluvíme o schopnosti koncentrovat prvek (Borovička 2007, Borovička a Řanda 2007). V případě, že je bioakumulační faktor roven 1 (Fc=1), mluvíme o indikaci (Tyler 1982a). 13

17 Velmi důležitou roli v koncentraci prvku v houbě hraje složení substrátu. Zatímco kadmium, měď a rtuť se obvykle hromadí více v plodnicích hub než v substrátu (Gast a kol. 1988), manganu a zinku můžeme najít v plodnici a substrátu zhruba srovnatelné množství, ale olova a železa je více v substrátu než v plodnicích (Kalač a Svoboda 1999). Michelot a kol. (1999) nepozorovali významný rozdíl v obsahu těžkých kovů (Cd, Hg a Pb) u hub sbíraných v urbanizované lokalitě (Evropě) a primárním lese (Latinská Amerika). Stáří a velikost plodnice se zdá být méně důležitá, ale údaje v literatuře jsou nejednoznačné. Podle Kalače a Svobody (1999) je důležité spíše stáří mycelia a interval mezi fruktifikací, tedy tvorbou plodnic. Toto autoři dokazují na druhu Agaricus bisporus, u kterého byly zaznamenány nejvyšší koncentrace prvků u první fruktifikace. Nižší koncentrace byly naměřeny i u hub pěstovaných komerčně, což je způsobeno nejen delší existencí mycelia než ve volné přírodě, a tedy častější fruktifikací, ale i složením substrátu. Slekovec a Irgolic (1996) uvádějí naopak vyšší koncentrace prvku ve starších plodnicích, Borovička a kol. (2010a) naopak v plodnicích mladších. Prvky jsou v plodnicích hub rozloženy nerovnoměrně. Nejvyšší koncentrace bývají uváděny v hymenoforu, nižší v klobouku a nejnižší ve třeni (Falandysz a kol. 2001, Slekovec a Irgolic 1996, Svoboda a kol. 2000). Naopak vyšší koncentrace prvků ve třeni než v klobouku naměřil u železa a manganu Ohtonen (1982) a u vanadu Meisch a kol. (1978). Nejvyšší koncentrace prvků nalézáme v houbách terestrických, což je dáno jejich blízkým kontaktem se substrátem. Koncentraci prvků v plodnicích hub ovlivňuje celá řada faktorů (např. druh houby, ekologická strategie, geologické podloží apod.) a jejich vliv je doposud velmi málo zkoumán (Borovička 2007). Houby se často vyskytují i na lokalitách s vysokými koncentracemi kovů v půdách (haldy, odkaliště aj.), Rühling a Söderström (1989) však pozorovali pokles počtu druhů i plodnic v oblasti těžce zasažené spadem těžkých kovů (As, Cd, Cu, Pb) Stopové prvky v chorošovitých houbách Jelikož plodnice chorošovitých hub setrvávají na stanovištích delší dobu, jsou schopny zachycovat stopové prvky z atmosférické depozice. Řada prací se tedy zabývá jejich potencionálním využití při biomonitoringu. Při analýze přibližně 200 chorošovitých hub z NP Šumava a z Prahy se ukázalo, že vyšší koncentrace stopových prvků (Al, Be, Cd, Cu a Pb) se nacházejí v plodnicích pocházejících z Prahy (Gabriel a Baldrian 1995, Gabriel a kol. 1997). Nižší koncentrace 14

18 nalezené u hub ze Šumavy byly podle autorů způsobeny nepřítomností velkoplošných zdrojů znečištění a podstatně nižší automobilovou dopravou. U druhu Fomitopsis pinicola byla pozorována vysoká schopnost akumulace kadmia (Gabriel a kol. 1996). U druhu Stereum hirsutum a Trametes versicolor vyvolala přítomnost kadmia a rtuti morfologické změny v myceliu (Baldrian a Gabriel 1997). Baldrian a Gabriel (2002a) pozorovali velikou variabilitu tolerance ke kadmiu u druhu Piptoporus betulinus při pokusech in vitro. Změnou enzymové aktivity po přidání stopových prvků (Ag, Cd, Cu, Hg, Pb a Zn) u řady chorošovitých hub se zabývali (Baldrian a kol. 1996, Baldrian a Gabriel 2002b). Podle Baldriana (2003) by bylo možné využit mycelium chorošovitých hub i pro selektivní odstraňování kovů z roztoku Houby a radionuklidy Houby jsou známé svojí schopností koncentrovat v plodnicích některé radioaktivní prvky (radionuklidy). Ty se vyskytují v prostředí přirozeně (např. 14 C, 40 K, izotopy uranu a 232 Th), anebo se mohou do prostředí dostat následkem radioaktivního spadu. Např. po havárii jaderné elektrárny v Černobylu v roce 1986 unikly do prostředí především izotopy cesia 134 Cs a 137 Cs, které se v houbách významně akumulovaly. Touto problematikou se zabývali např. Řanda a kol. (1988), Kalač (2001), Stijve a kol. (2002) a Mietelski a kol. (2002) Chemická forma prvků v houbách Informací o chemické formě prvků v plodnicích hub není mnoho. Např. druhy z okruhu Amanita muscaria jsou známé svou schopností kumulovat vanad. Vanad je v muchomůrkách přítomný v podobě komplexní organovanadičité sloučeniny zvané amavadin (Garner a kol. 2000). Jedná se o komplex čtyřmocného vanadu s dvěma molekulami kyseliny N-hydroxyimino-2,2 -dipropionové. Naměřené koncentrace vanadu v muchomůrkách byly průměrně 400krát vyšší než jeho koncentrace v okolní vegetaci, bez ohledu na stáří plodnic a obsah vanadu v lesní půdě, a dosahovaly hodnot mg/kg (Patočka 2010). Chemická forma kadmia byla studována v pečárce Agaricus macrosporus, kadmium bylo nalezeno ve fosfoglykoproteinu (molekulová hmotnost Da). Tento protein obsahuje velké množství aminokyselin, sacharidů, ale žádnou síru. Meisch a kol. (1983) jej nazvali kadmium-mykofosfatin. V druzích Albatrellus pes-caprae a Boletus edulis se selen nachází v nízkomolekulárních sloučeninách (Šlejkovec a kol. 2000). 15

19 2.2.6 Geomykologie Geomykologie se zabývá studiem role hub ve významných geologických procesech a může být považována za podobor geomikrobiologie (Gadd 2009). Geomikrobiologie se zaměřuje především na vliv prokaryot a řas na geologické procesy, ale v poslední době vzrůstá zájem o studium vlivu hub (Sterflinger 2000). Uvolnění metabolitů houbami často vytváří příznivé podmínky pro existenci bakteriálních komunit a tím se houby i bakterie sdružují v procesu zvětrávání (Uroz a kol. 2009). Některé půdní houby by mohly být využity při bioremediaci, např. při odstranění azbestu, který je nebezpečný pro lidské zdraví (Daghino a kol. 2006, 2008). Mezi nejdůležitější role hub patří dekompozice organické hmoty, jsou významnými patogeny rostlin, ale zároveň s některými rostlinami vytváří symbiózu. Houby hrají zásadní roli v biogeochemických kolobězích živin (např. C, N, P a S), kovů (Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Co a Ni), které jsou nezbytné pro život v biosféře a hrají i roli při mobilizaci a imobilizaci kovů (např. Al, Cd, Hg a Pb) (Burford a kol. 2003). Velmi podrobně o vlivu hub na geologické procesy informují Burford a kol. (2003), Gadd (2004, 2007, 2008, 2009, 2010) a Fomina a kol. (2010). Na koloběhu již zmiňovaných prvků se podílí tím, že produkují řadu organických a anorganických metabolitů, které interagují s prostředím, a tím dochází k uvolňování látek do okolí (Obrázek 1). Příkladem může být produkce kyseliny citrónové, která rozpouští minerály nebo interakce protonů s kationty vázanými na jílové minerály (Gadd 2004). Růst a vývoj mycelia způsobuje stabilizaci půdní struktury a půdních částic, ale zároveň způsobuje i biomechanické narušení pevných substrátů, proniká póry a způsobuje praskliny v horninách a minerálech (Gadd 2007). 16

20 Obrázek 1: Schéma interakce houby s geologickým prostředí Zdroj: Gadd (2004) - upraveno Role hub v biogeochemii uranu Houby podporují rozpouštění ochuzeného uranu díky produkci karboxylových kyselin (Livens a kol. 2010). Fomina a kol. (2007, 2008) studovali roli hub v uranovém cyklu v životním prostředí. Jejich studie odhalila, že houby jsou schopné rozpouštět oxidy uranu (UO 3 a U 3 O 8 ) a akumulovat je v biomase mycelia. Houby zakomponovaly uranylové ionty do fosfátových ligandů a ektomykorhizní houby i do karboxylových ligandů. Uranylové ionty jsou vázány extra- či intra- celulárně v myceliu. Studie Fominy a kol. (2008) dokázala, že houby mohou kolonizovat povrch ochuzeného kovového uranu, který byl použit např. ve válkách v Iráku (2001, 2003). Zvětrávání ochuzeného uranu bylo usnadněno pomocí biofilmu, který se vytvořil na jeho povrchu a jehož součástí byly i houby. Koncentrace uranu v biomase byly v rozmezí mg/g (ovšem zahrnuty jsou i mykogenní minerály na povrchu hyf). Handley-Sidhu a kol. (2010) se domnívají, že nejen houby, ale i mechy a lišejníky jsou citlivé a snadno dostupné bioindikátory kontaminace prostředí ochuzeným uranem. 17

21 2.3 Uran v životním prostředí Uranové minerály byly využívány již v antice na barvení skel či severoamerickými indiány na přípravu válečnických barev, avšak jako nový prvek byl uran objeven až v roce 1789 Heinrichem Martinem Klaprothem; v roce 1841 byl získán v kovové formě (Pluskal 1971). Uran je 92. prvek periodické soustavy prvků a v podstatě se jedná o nejtěžší prvek přirozeně se vyskytující v přírodě. Kovový uran má stříbrolesklou barvu s nažloutlým odstínem, je velmi reaktivní a špatně vede elektrický proud. V přírodě se vyskytuje ve směsi tří izotopů s nejvyšším zastoupením 238 U (Tabulka 1); všechny jsou přirozeně radioaktivní a podléhají samovolné přeměně. Tabulka 1: Zastoupení přírodních izotopů uranu Izotop uranu % zastoupení 1 Poločas rozpadu 238 U 99,2739 4,498 * 10 9 let 235 U 0,7204 7,13 * 10 8 let 234 U 0,0057 2,33 * 10 5 let Zdroj: Pluskal (1971) Pozn.: 1 poměr izotopů uranu v přírodě je považován za stálý v poměru: 238 U : 235 U: 234 U = : 138 : 1 Uran se v přírodě vyskytuje ve 2 základních mocenstvích, jako tetra- nebo hexavalentní, přičemž tato mocenství mohou mezi sebou přecházet, čímž dochází k imobilizaci (U IV ) nebo mobilizaci (U VI ) uranu. Uran je běžně nabohacen v zirkonech, smolinci a apatitu (Alloway 1997). Geochemicky úzce souvisí s Th a v některých minerálech nahrazuje i REE. Distribuce uranu v zemské kůře je řízena oxidačním stavem a Eh-pH podmínkami prostředí. Během zvětrávání dochází k tvorbě uranových komplexů, a to především díky sorpci uranu na přírodní organickou hmotu, vzniklé sloučeniny jsou snadno mobilní a dostupné. V aridních podmínkách dochází spíše k utváření stabilních sloučenin (např. oxidy, karbonáty aj.). O obsazích uranu v horninách informuje např. Kabata-Pendias (2001). V zemské kůře se nachází 2,5 ppm, nejvíce uranu lze nalézt v granitoidních horninách (2,5-6 ppm), dále pak v břidlicích (3,0-4,1 ppm), vápencích (2,2-2,5 ppm), pískovcích (0,45-0,59 ppm), v bazických horninách (0,3-1 ppm) a nejnižší hodnoty jsou uváděny pro ultrabazické horniny (0,003-0,01 ppm). Ložiska uranu lze členit podle řady kritérii, např. podle morfologie hornin či charakteru 18

22 hornin, ve kterých se nachází. Cuney (2008) vytvořil genetickou klasifikaci ložisek uranu, která zahrnuje 5 hlavních typů: 1. uranová ložiska související s povrchovými procesy 2. synsedimentární uranová ložiska 3. uranová ložiska související s hydrotermálními procesy 4. uranová ložiska související s částečným tavením 5. ložiska související s krystalickou frakcionací V současnosti se nejvíce těží uranonosné pískovce, žilná ložiska a ložiska typu unkonformity, přičemž všechna tato ložiska spadají do typu 3. Do tohoto typu spadá i největší ložisko uranu na světě, které je známé z Austrálie (Olympic Dam). Zajímavostí je, že uran je zde těžen jako vedlejší produkt těžby mědi, ale počítá se s narůstající těžbou uranu a do roku 2020 by se měl Olympic Dam stát největším producentem uranu na světě (Internet 2). Nejvíce známých ložisek je ve Spojených státech amerických (288), dále pak v Kanadě (131) a v Austrálii (109). V Evropě se nachází nejvíce ložisek v Rusku (90), Francii (41), Bulharsku (32). Česká republika má 22 významných ložisek, z čehož 15 je žilných (Internet 3). Nejvíce uranu se v roce 2010 vytěžilo v Kazachstánu ( t). Pro srovnání v České republice bylo v roce 2010 vytěženo 254 t (Internet 4). Sedimentární horniny s obsahem organické hmoty (např. uhlí) a fosfátové usazeniny mají tendenci nabohacovat se uranem, proto využíváním těchto zdrojů jako paliva či hnojiva vede k uvolňování uranu do životního prostředí. Dalším velkým antropogenním vstupem je těžba a zpracování uranových rud pro výrobu paliva do jaderných elektráren a samozřejmě použití uranu pro vojenské účely. Uranem v životním prostředí se zabývá řada prací. Vandenhove a kol. (2009) provedli rozsáhlou studii zaměřenou na obsah uranu, ale i jiných prvků (Pb, Po či Ra), v zemědělských plodinách. Prokázali, že půdní vlastnosti (např. velikost půdních částic) ovlivňuje transfer prvků z půdy do rostlin. Nejvíce uranu bylo nalezeno v krmivech a v trávách, nejméně naopak v luštěninách a obilovinách. Roivainen a kol. (2011) pozorovali vyšší koncentrační faktor uranu v podzemních částech rostlin než v nadzemních částech. Přenosem uranu a thoria z půdy do plodnic hub se zabývali Baeza a Guillén (2006). Jako dobrým bioindikátorem obsahu uranu a thoria v půdě byla označena Hebeloma cylindrosporum. Transfer uranu do potravního řetězce lidí souvisí s geologickými podmínkami v místě pěstování potravin a podzemními zdroji pitné vody. Voda se ukázala jako hlavní zdroj příjmu uranu pro lidi (41%), z rostlinné stravy získá člověk 33% a z živočišné 26% (Anke a kol. 2008). Analýzy prokázaly i rozdílný příjem uranu v jednotlivých spolkových zemích Německa (Braniborsko, Durynsko a Mecklenbursko). 19

23 Přesto, že uran představuje chemické i radiační riziko neexistují dlouhodobé studie účinků požití uranu, které by se vztahovaly k lidem (Internet 5). Toxicitou přírodního i ochuzeného uranu se porobně zabývají Craft a kol. (2004). Pokusy na laboratorních zvířatech ukázaly, že vystavení ochuzenému uranu může vést ke změnám chování a k negativnímu vlivu na mozek, ledviny a kosti (Briner 2010). Analýzou pelyňku rakouského (Artemisia austriaca) bylo monitorováno znečištění U a Th v blízkosti 2 kazašských uranových dolů (Zoriy a kol. 2010). S výjimkou 2 hot spots, ale hodnoty nalezené v analyzovaných vzorcích pelyňku odpovídaly běžným koncentracím uranu v rostlinách (0,01-0,4 ppm) Těžba uranu v ČR Uran se v České republice těží již od konce 19. století, kdy byl spíše vedlejším produktem těžby radia v Jáchymově a v té době se používal především pro barvení skel. Zájem o uran se výrazně zvýšil po 2. světové válce, kdy došlo k bipolarizaci politické moci ve světě a počátku studené války a s ní souvisejícího zbrojení. Když Američané v polovině července roku 1945 provedli první pokusný atomový výbuch a měsíc na to svrhli atomovou bombu na japonskou Hirošimu a Nagasaki, byl Sovětský svaz s nukleárním výzkumem o několik let pozadu (Lepka 2003). Toto zpoždění bylo způsobeno především nedostatkem uranu, protože na území tehdejší SSSR nebyl otevřený jediný uranový důl. Podle odhadů jaderných fyziků a vojenských odborníků je nutné k úspěšnému nukleárními výzkumu mít k dispozici alespoň t uranu, což po 2. světové válce měli k dispozici pouze Američané ze svých vlastních ložisek (Colorado Plateau), z dovozu (kanadské Eldorádo a belgické Shinkolobwe). Proto již v září roku 1945 došlo k obsazení Jáchymova vojáky Rudé armády. Jáchymov se tak stal na čas jediným zdrojem uranu pro celý východní blok a v roce 1955 zaměstnával více jak pracovníků (z toho více jak vězňů). Následovaly geologické průzkumy po celém území dnešní České republiky. Objeveno bylo několik desítek ložisek, které byly postupně těženy a vytěženy. Nejvíce se těžilo v letech, a to více jak t uranu ročně, po té docházelo k postupnému útlumu těžby a nyní se těží okolo 400 t. Nejvíce vytěženého uranu pocházelo ze 3 hlavních oblastí: Příbram, západní Morava (Rožná, Hamr, Křižánky) a severní Čechy (Stráž pod Ralskem). V současné době se těží v Rožné, kde se nachází i chemická úpravna, a jako vedlejší produkt sanace je uran získáván i ve Stráži pod Ralskem. Nejvíce diskutovaným problémem spojeným s těžbou uranu v České republice je chemické loužení, kterým se uran dobýval ve Stráži pod Ralskem. V letech zde 20

24 bylo vytěženo t uranu (Kukal a Reichmann 2000). Během tohoto období bylo pod povrch vtlačeno více než 4,5 miliónu tun chemikálii (4 mil. t kyseliny sírové, t kyseliny dusičné, t čpavku a t kyseliny fluorovodíkové). Z horninového prostředí došlo k vyloužení nejen uranu, ale i dalších prvků, především železa a hliníku. Ovlivněno je i složení podzemních vod a předpokládá se, že je znečištěno více než 190 km 3 podzemní vody (Kukal a Reichmann 2000). V současné době dochází ve Stráži pod Ralskem k sanaci. Jedná se o finančně velmi náročný proces, o čemž svědčí i několikanásobné navýšení poskytnutých finančních prostředků: usnesením vlády č. 621 z roku 2005 byly na sanace ve Stráži pod Ralskem vyčleněny necelé 2 mld. Kč (Internet 6), v roce 2008 došlo k navýšení na 3,4 mld. Kč (Internet 7) a v roce 2009 na 3,8 mld Kč (Internet 8). Významným uranovým revírem bylo na našem území i Příbramsko, o kterém je podrobněji pojednáno v kapitole

25 2.4 Uran v plodnicích hub Na toto téma bylo doposud publikováno jen několik málo prací, které se liší jak rozsahem analyzovaného počtu druhů, tak i použitými analytickými metodami. Proto jsou při porovnání jednotlivých výsledků patrné poměrně velké rozdíly v naměřených koncentracích. Jednou z nejstarších prací na toto téma je publikace Falandysze a kol. (2001), kteří analyzovali celkem 18 druhů hub. Uran analyzovali u 6 druhů hub pomocí metody HR-ICP- MS. Koncentrace uranu v plodnicích hub byly naměřeny řádově v jednotkách ppb. Nejvyšší koncentrace uranu byla naměřena v Boleus edulis (9,7±1,2 ppb), naopak nejnižší naměřená hodnota byla zaznamenána u druhu Suillus luteus ( to 1,1±0,5 ppb). Stijve a kol. (2001) se zaměřili na 29 druhů rodu Agaricus, ve kterých stanovili uran společně s thoriem a REE. Nejvyšší naměřená hodnota uranu byla 90 ppb u druhu Agaricus aridicola (v práci byl uveden pod dnes již neužívaným jménem Gyrophragmium dunalii). U dalších analyzovaných druhů hub nepřesáhla koncentrace uranu 51 ppb. Podrobnosti o možné kontaminaci jejich vzorků půdními časticemi lze nalézt v práci Borovičky a kol. (2011). Velmi podrobnou studii publikovali Johanson a kol. (2004), kteří stanovovali koncentrace uranu i thoria v plodnicích hub, půdě i rhizosféře. Plodnice hub byly odebrány v lesním ekosystému poblíž jaderné elektrárny Forsmark ve Švédsku a analyzovány pomocí hmotnostní spektrometrie. Koncentrace prvků rozdělili do 4 skupin: velmi vysoké koncentrace ( > 100 ppm), vysoké koncentrace ( ppm), střední koncentrace (1-10 ppm) a nízké koncentrace (< 1ppm). Uran i thorium patřily mezi prvky s nízkou koncentrací. Koncentrace uranu v plodnicích hub byly v průměru 6 ppb, přičemž nejvyšší naměřená hodnota byla 216 ppb u druhu Cortinarius odorifer. Možností využít neutronovou aktivaci k analýze plodnic hub se zabývali Řanda a kol. (2005). Pro analýzu koncentrace uranu v plodnicích hub použili variantu s epitermální aktivací (ENAA). Analyzovali 23 druhů hub, celkem 32 vzorků. Naměřené koncentrace uranu ve vzorcích nepřesáhly jednotky ppb. Jediným srovnatelným druhem mezi jejich prací a prací Falandysze a kol. (2001) je Boletus edulis. Řanda a kol. (2005) naměřili 12 ppb, což v podstatě odpovídá naměřeným hodnotám Falandysze a kol. (2001). Poslední prací je publikace Campose a kol. z roku 2009, kteří použili jako analytickou metodu (XRF) k analýze 12 druhů hub. Jejich výsledky se výrazně liší od výsledků výše zmiňovaných publikací, pohybují se v rozmezí 0,8±0,35 4,13±1,05 ppm Srovnat můžeme pouze analýzu druhu Cantharellus cibarius, kdy naměřili hodnotu 2,3±0,44 ppm, přičemž Řanda a kol. (2005) naměřili u stejného druhu koncentraci 0,0072 ppm. Uvedené rozdíly 22

26 mohou být způsobeny několika faktory, z nichž lze na prvním místě uvést např. vliv prostředí. Avšak vzhledem k tomu, že autoři udávají vysoké hodnoty i u druhů rostoucích na dřevě (Hypholoma fasciculare, Gymnopilus spectabilis a Omphalotus olearius), u kterých jsou koncentrace kovů obecně nízké (Tyler 1982b) a zároveň udávají nápadně vysoké koncentrace vzácné zeminy Nd (2,8±0,65 7,10±0,49 ppm), lze pochybovat o správnosti chemické analýzy ve studii totiž neuvádějí použití standardních referenčních materiálů. 23

27 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 3. Metodika 3.1 Lokality a jejich charakteristika Houby jsem sbírala na tzv. čistých lokalitách, tedy místech, kde jsem nepředpokládala zvýšené koncentrace uranu. Vzorky jsem sbírala po celé České republice na území s různým geologickým podloží. Využila jsem i vzorky hub, které pochází z archivu mého školitele. Dále jsem sbírala houby na tzv. kontaminovaných lokalitách na Příbramsku, respektive v okolí Bytízu, kde jsem předpokládala zvýšené koncentrace uranu (viz níže) Čisté lokality Při sběru hub na čistých lokalitách jsem se zaměřila především na druhy, které publikoval Campos a kol. (2009) a na druhy, které jsem nalezla na Příbramsku, aby bylo možné porovnat mnou naměřené hodnoty s hodnotami publikovanými a s hodnotami naměřenými na Příbramsku. Některé druhy, které se mi nepodařilo nalézt v terénu, jsem získala z archivu mého školitele. V CHKO Slavkovský les jsem nasbírala Boletus badius (analyzovány byly jen klobouky), především v okolí obce Kladská na monitorovacích plochách České geologické služby Lysina a Pluhův Bor. Na obou lokalitách se nachází kulturní smrčina, liší se však geologickým podložím. Podloží Lysiny je tvořena granitem (Internet 9) a podloží Pluhova Boru je tvořeno serpentinitem (Internet 10). Tyto lokality jsem vybrala z důvodu možného porovnání vlivu geologického podloží na obsah uranu v houbách. Na granitu se předpokládá vyšší koncentrace uranu než na serpentitnitu (Kabata-Pendias 2001) Příbramsko Jako kontaminovanou lokalitu jsem zvolila Příbramsko, především okolí Bytízu (Obrázek 4,5). Několik hub jsem nasbírala i u haldy u nedaleké obce Háje. Okolí Příbrami je známé již od 10. století především těžbou stříbra a barevných kovů (Suchara a Sucharová 2003). V 19. století se na Příbramsku vytěžilo více než 97% všech drahých kovů vytěžených v Rakousku-Uhersku. Dnes je Příbramsko známé hlavně kvůli těžbě uranové rudy (uraninit neboli smolinec a další uranové minerály), která zde probíhala v letech Ložisko bylo těženo 21 šachtami, nejhlubší šachta označená č.16 dosáhla 24

28 1838 m (Kukal a Reichmann 2000). O rozsahu těžby, která zde probíhala hovoří i plocha hlušinových odvalů o rozloze 130 ha. Na celém okrese Příbram lze nalézt celkem 30,3 mil. m 3 odvalů. V roce 1999 zde byla prováděna rozsáhlá studie, která byla zaměřena na biomonitoring spadu celé řady prvků (Suchara a Sucharová 2003). Tato studie odhalila nejen nabohacení uranu v mechu Pleurozium shreberi (Obrázek 2) v okolí Bytízu, ale i v humusu (Obrázek 3). Za hlavní zdroj uranu je považována manipulace s haldami a drcení kameniva na výrobu štěrků z rudních odvalů mezi šachtou č. 16 a

29 Obrázek 2: Koncentrace uranu (ppm) zjištěné v mechu Pleurozium shreberi v okolí Příbrami (Suchara a Sucharová 2003) 26

30 Obrázek 3: Koncentrace uranu (ppm) v humusovém horizontu půd v okolí Příbrami (Suchara a Sucharová 2003) 27

31 Obrázek 4: Plochy sběru hub (A, B, C) na haldě u obce Bytíz (podkladem pro tento schematický plánek byla katastrální mapa) Obrázek 5: Plochy sběru hub (D, E, F) u obce Bytíz (podkladem pro tento schematický plánek byla katastrální mapa) 28

32 3.1.3 Háje Převážná většina vzorků byla sebrána v okolí Bytízu, ale 12 vzorků bylo sebráno u nedaleké obce Háje (Obrázek 6). Vzorky byly sebrány v lese (smrková monokultura) v těsné blízkosti haldy. Geologické podloží je pravděpodobně silně antropogenně narušené; lokalita prakticky leží na předělu mezi středočeským plutonickým komplexem (hrubozrnný biotitický granit s amfibolem) a jednotkami Barrandienu (sedimentární horniny) (Internet 11). Obrázek 6: Plochy sběru hub (G a H) u obce Háje (podkladem pro tento schematický plánek byla katastrální mapa) 29

33 3.2 Sběr a zpracování vzorků hub Analyzovaný soubor vzorků zahrnuje jak vzorky z archivu mého školitele Jana Borovičky a Zdeňka Řandy z ÚJF AV ČR, tak vzorky sebrané přímo pro účel této práce. Vzorky z čistých (nekontaminovaných) oblastí pocházejí převážně z České republiky, dva byly věnovány T. Stijvem ze Švýcarska a Portugalska. Houby byly rozděleny dle ekologické strategie na ektomykorhizní a saprotrofní (Horak 2005). Vzorky z čistých oblastí (Tabulka 9, 11) zahrunují 34 druhů ektomykorhizních a 29 druhů saprotrofních hub (bližší podrobnosti o vzorcích Příloha 1). Z Lysiny a Pluhova Boru jsem odebrala vzorky druhu Boletus badius (Tabulka 13,14) (bližší podrobnosti o vzorcích Příloha 2). Jako kontaminovanou oblast jsem zvolila Příbramsko (kapitola ). Největší soubor hub byl sebrán v blízkém okolí haldy dolu Bytízu (šachta 11); zahrnuje 24 druhů saprotrofních a 28 druhů ektomykorhizních hub (Tabulka 15 a 17) (bližší podrobnosti o vzorcích Příloha 3). V okolí obce Háje jsem, spíše pro doplnění, sebrala 6 druhů saprotrofních a 6 druhů ektomykorhizních hub (Tabulka 19) (bližší podrobnosti o vzorcích Příloha 4). Plodnice byly vyjmuty ze substrátu a na místě očištěny pomocí nerezového nože od hrubých nečistot organického původu (zbytky větviček, listí apod.) i anorganického původu (zbytky minerálního substrátu). Poté byly uloženy jednotlivě (podle druhu) do papírových sáčků. Pokud nebylo určení druhu houby na místě možné, byly dodatečně druhy určeny Janem Borovičkou, některé byly uloženy do herbáře mykologického oddělení Národního muzea v Praze. Vzorkovány byly jen plně rozvinuté dospělé plodnice. Po návratu z terénu byly plodnice pečlivě očištěny vlhkým hadříkem od jemných nečistot, případně omyty deionizovanou vodou. Velké plodnice byly rozkrojeny na menší kusy, menší plodnice byly ponechány v celku a usušeny v přenosné sušičce (Rommelsbacher DA 750). Sušení jednotlivých plodnic do konstantní hmotnosti trvalo od několika desítek minut až po několik hodin, v závislosti na velikosti plodnic a obsahu vody. Usušené plodnice byly skladovány v plastových sáčcích se zipem. Pro účely chemické analýzy byly plodnice homogenizovány rozemletím v mlýnku (Bosh KM 13), práškové vzorky byly skladovány v PE lahvičkách nebo v plastových sáčcích se zipem. 30

34 3.3 Sběr a zpracování vzorků půd Půdní poměry na sledované lokalitě jsem studovala ve 2 etapách. V první etapě jsem provedla rekognoskaci ve spolupráci s profesionální pedoložkou RNDr. Annou Žigovou, CSc. z GlÚ AV ČR, kdy jsme na studovaném území (kapitola 3.1.2) pomocí sondovací tyče popsaly 16 bodů. U jednotlivých vpichových sond jsme určily mocnost půdních diagnostických horizontů, statigrafie jednotlivých profilů a klasifikace půdního typů podle Němečka a kol. (2011). Po detailním studiu půdních poměrů na sledované lokalitě jsme vybraly reprezentativní stanoviště, na kterém byla s pomocí školitele vykopána půdní sonda tvaru obdélníku 80x200 cm s hloubkou 60 cm, tj. do půdotvorného substrátu. Na základě makromorfologického popisu jsme vydělili půdní diagnostické horizonty a provedli klasifikaci půdního typu. Z jednotlivých půdních horizontů jsme odebrali vzorky pro stanovení ph, totálních a mobilních koncentrací uranu, thoria, olova a stříbra. Pro zjištění koncentrací uranu ve svrchní vrstvě půdy jsem na sledované lokalitě (Bytíz, plochy E, F) odebrala 23 vzorků humusového horizontu. Vzorky jsem uložila do textilních sáčků, ve kterých byly za pokojové teploty vysušeny. Následně jsem je přesítovala na ocelovém pedologickém sítu s velikostí oka 2 mm (frakce jemnozem 1). Reprezentativní část vzorku jsem poté rozemlela v achátovém mlýnu na analytickou jemnost. Až do analýzy pak byly vzorky uchovány v plastových sáčcích se zipem. 31