Rozhovor s profesorem Pavlem Kozákem o tom, jak nám raci pomáhají hlídat kvalitu vody

V české přírodě bychom jen těžko hledali tak fascinující zvíře, jakým je rak. Aktuálně je po celém světě popsáno více než 650 druhů raků, kteří jsou rozšířeni po všech kontinentech, vyjma Antarktidy. Raci jsou poměrně silně spjati s naší kulturou. Důkazem toho jsou známá přísloví, pranostiky, ale i názvy měst, jmen nebo podoba erbů českých šlechticů. Kdo jako malý měl tu příležitost obdivovat krásu těchto pozoruhodných zvířat ve volné přírodě, ten si jistě pamatuje, že setkání s rakem je známkou čisté vody. Raci jsou totiž extrémně citliví na čistotu vody, což se jim mnohdy stává osudným a i to je jedním z důvodů, proč jsou naše původní druhy raků (rak říční a rak kamenáč) na seznamu kriticky ohrožených druhů. Tato vlastnost raků rozpoznat kvalitní a nekvalitní vodu dlouhou dobu imponovala i vědcům, kteří se ji rozhodli využít v praxi. O tom, jak je možné využít raky ke kontrole kvality vody, jsme na půdě Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity vyzpovídali profesora Pavla Kozáka.

Profesor Pavel Kozák
Profesor Pavel Kozák

Jak vznikla myšlenka využít raky ke kontrole kvality vody?
Raci jsou ohromně citliví jedinci. Dokáží velmi rychle analyzovat změny v kvalitě vody. Dá se s nadsázkou říci, že jsou jakousi živoucí laboratoří a toho jsme se rozhodli využít. Již v roce 2009 jsme měli možnost spolupracovat s ruskými vědci, kteří sledovali srdeční aktivitu raků pomocí senzoru a optického kabelu. My jsme u nás následně celý systém rozvinuli, vyvinuli odlišný druh neinvazního čidla, mimo jiné levnějšího, a rozšířili systém o možnost nejen sledovat srdeční aktivitu, ale také pohyb raků a následně softwarově vyhodnotit změny v jejich chování. Celý systém máme patentovaný. Čidlo je nalepené na raka v oblasti srdce a pomocí infračerveného paprsku snímá jeho srdeční tep. Důležité je, že jde o neinvazní metodu. Existují sice i invazní způsoby, kdy elektrody v těle raka snímají srdeční funkci, ale tímto směrem jsme jít nechtěli.

Jak tento výzkum probíhá?
V laboratorních podmínkách máme k dispozici 4 nezávislé systémy po třech racích, abychom mohli najednou testovat reakce na 4 různé látky nebo 4 různé koncentrace. V rámci našich experimentů jsme testovali reakce raků na přirozené podněty, například pach samce na samici, jiný druh raka, potravu, predátora, poraněného raka, ale také na chemické podněty, jako jsou přípravky pro dezinfekci vody například chloramin. Výsledkem experimentů byly znatelné rozdílné reakce na chemické a přirozené podněty, proto jsme se rozhodli aplikovat tento výzkum do praxe.

V současné době jsou jako tzv. bioindikátory na čističkách vod nebo v potravinářských podnicích využíváni například pstruzi. Většinou to ale funguje tak, že znečištění vody je zjištěno až dle náhlého úhynu ryb, jen zřídka podle změny jejich chování. Jde tedy o zachycení řádově vyšší koncentrace, než jsme my schopni zachytit u raků. Pokud budeme sestavovat systémy včasného varování za pomoci raků, bude varianta s raky první bariéra, kdy zjistíme v řádu minut, že se ve vodě něco děje, a to i v nízkých koncentracích. Následovat by mohla kontrola pomocí ryb, kde by se zachytila reakce vyloženě na toxické látky i ve vyšších koncentracích, a dále by navazovala chemická čidla, která jsou často senzitivní i na velmi nízké koncentrace, ale specifická pouze na určitý typ látky, zatímco rak zachytí cokoli. A v neposlední řadě chemické rozbory, které jsou ale pomalé a dělají se jednou denně nebo týdně. Celý tento celek by mohl tvořit přesný a bezpečný systém včasného varování v potravinářských podnicích, jako jsou pivovary, mlékárny, vodárny a podobně.

Rak připojený k čidlu

Aktuálně tento systém vyvíjíte ve spolupráci s pivovarem v Protivíně. Jak tato spolupráce vznikla?
V Protivínském pivovaru měli zájem o systém monitoringu vody pomocí bioindikátorů na bázi pstruhů. My jsme jim nabídli naše řešení s raky. Do jednoho z pivovarů skupiny Lobkowicz jsme umístili pstruhy a v protivínském jsou raci. Aktuálně probíhá již druhým rokem testovací fáze. Ačkoli máme již celý systém patentovaný, provozní testování probíhá prakticky neustále. Takovýto celek by měl na velkých objektech běžet zcela automaticky, a pokud se něco změní, tak by mělo dojít k vyhlášení alarmu. Nastavení hladin, kdy má být už alarm vyhlášen a kdy jde o normální reakci, není jednoduché. Naším cílem je, aby byl systém plně automatický. Aktuálně je zde ke kontrole nasazeno 5 raků. V momentě, kdy alespoň 3 z nich začnou reagovat nenormálně, systém upozorní obsluhu, která by měla zjistit, zda se něco děje nebo ne a na základě toho může podniknout další kroky, jako je odstávka a spuštění chemického rozboru vody.

Říkáte, že jste pro pivovar připravili 2 odlišné systémy – s raky a pstruhy. Máte již nějaké reprezentativní výsledky srovnání obou řešení?
Výsledky už máme. Oba dva systémy – ryby a raci – fungují jinak a jak jsem již zmínil, dle mého názoru je nejlepší do provozu zapojit oba v řadě za sebou. My se tu snažíme zdokonalit i variantu s rybami. Nechceme čekat, zda ryby uhynou, nebo neuhynou, ale vyvíjíme software, který monitoruje dráhy jejich plavání a na základě změny jejich chování umožňuje zachytit i nižší koncentrace toxických látek ve vodě.

Rak připojený k čidlu

Aktuálně tedy v pivovaru „hlídá“ vodu pouze 5 raků?
Ano, v pivovaru se nachází 5 raků, kteří jsou tzv. na stráži vybaveni čidlem a neustále sledováni. Vedle nich je ve vedlejších nádržích dalších 5 raků, aby se mohli aklimatizovat a zvyknout si na tamní prostředí. V momentě, kdy se jednomu z raků „na stráži“ něco stane nebo se začne svlékat, může být rychle nahrazen. 10 raků (5 na stráži a 5 v záloze) je tedy aktuálně naprosto dostačující. Pokud by se systém ale dále rozšiřoval mezi další podniky, měla by jistě každá varianta svá specifika.

Projevil už nějaký další potravinářský podnik zájem o vaše řešení kontroly vody?
Prozatím jen ústně. Jde o vodárny a další podniky, kde se využívá pitná voda a rychlá reakce na změny kvality vody je velmi žádaná. My ale nikam nespěcháme. Celý systém chceme nabízet jako plně automatizovaný balíček na klíč, až když ve spolupráci s protivínským pivovarem otestujeme všechny typy alarmů.

Naší novinkou je úplně bezkontaktní sledování srdečního tepu raků založené pouze na infrakameře umístěné nad nádrží s raky.

Snažili jsme se rakům co nejvíce usnadnit pohyb a přijít s čidlem, které by bylo připevněno na tenčím vlákně, až jsme si jednou řekli, jestli by to nešlo úplně bez drátů. Na raka pouze nalepíme reflexní pásky, které nám ohraničí oblast srdce, a my jsme schopni srdeční tep sledovat, aniž bychom raka nějak omezovali. Toto řešení prozatím nemáme otestované v praxi, ale již jsme podali žádost o evropský patent a na základě patentové rešerše to vypadá velice nadějně. Chystáme se ho začít testovat v experimentálních podmínkách i v praxi.

Jak tento systém využívá v praxi pivovar v Protivíně se dozvíte v naší REPORTÁŽI.

Rak připojený k čidlu
Rak připojený k čidlu
Rak připojený k čidlu
Rak připojený k čidlu

Témata:

Doporučujeme

Další
S Adélou Gondíkovou o jejím vztahu k přírodě a trvalé udržitelnosti