Oficiální časopis Akademie věd ČR

 


Z monitoringu tisku

 

Akademický bulletin 2010–2015

Plakat_obalky_web.jpg



Stopy AB v jiných titulech

Stopa AB v dalších médiích a knižních titulech

Abicko  > archiv  > 2003  > listopad  > obsah

Globální změny aneb Svědectví půdy /3

Obrázek k článku Obrázek k článku 

Je podzim a my se do třetice vracíme k tématu globálních změn na naší planetě.
V dobách, kdy úcta k životu a ke stvoření byla přirozenou součástí cítění a myšlení lidí, přinášel čas odcházejícího léta a nastávající zimy slavnost díkůvzdání za úrodu, za dary země, za naději, že člověk přečká úskalí zimy a vykročí s návratem slunce a se znovu darovaným jarem vstříc novému životu, zasetí nové sklizně a požehnání nové úrody.

Této úctě jsme dnes velmi vzdáleni, i když se možná v člověku přece jen něco dávného rozezní při slovech
"Chvalozpěvu stvoření" svatého Františka z Assisi:
"Ať tě chválí, můj Pane, všechno, co jsi stvořil, zvláště pak bratr slunce, neboť on je den a dává nám světlo, je krásný a září nejvyšším leskem, vždyť je, Nejvyšší, tvým obrazem.
Ať tě chválí, můj Pane, sestra luna a hvězdy… ať tě chválí bratr vítr, sestra voda...
ať tě chválí, můj Pane, naše sestra matka země, která nás živí a slouží nám a rodí rozličné plody i pestré květy a trávu…"

Tolik jako připomenutí jiného vztahu k přírodě, než na který jsme zvyklí. K jakým důsledkům vede nešetrné a svévolné zacházení s životním prostředím, o tom budeme znovu hovořit s prof. dr. Josefem Ruskem, DrSc., z Ústavu půdní biologie AV ČR v Českých Budějovicích. Pane profesore, čím se liší Vaše argumentace k faktu, že žijeme v překotných globálních změnách, od tvrzení klimatologů a meteorologů, kteří pracují s naměřenými meteorologickými daty dlouhodobých řad či s předpovědními modely vývoje klimatu?

Meteorologové mají řady dat o průběhu počasí na určitém území naměřených v posledních stoletích. Jejich data jsou silně rozkolísaná a tato variabilita jim nedovoluje statisticky signifikantní závěry k předpovědi vývoje počasí třeba v tomto století. Klimatologové vytvořili modely vývoje budoucího klimatu, v nichž hraje důležitou úlohu rychlost zvyšování obsahu CO2 v atmosféře. Nejistota těchto modelů spočívá v tom, že předpověď rychlosti nárůstu oxidu uhličitého v ovzduší může být silně modifikována živými systémy na souši či v moři. Existují ale i přírodní záznamy koncentrace oxidu uhličitého v ledovcích sahajících 420 000 let do minulosti. V tomto dlouhém období proběhly tři doby ledové a meziledové. Každý cyklus trval přibližně 100 000 let. Stejné cykly s poklesem koncentrace CO2 a metanu (CH4) v dobách ledových a s vzestupem koncentrace těchto skleníkových plynů v dobách meziledových byly zaznamenány v uzavřených bublinkách vzduchu v hloubkovém profilu zkoumaných ledovců. Z koncentrace těchto plynů v různých hloubkách ledovce pak byl vypočten teoretický průběh teplot a jejich kolísání v 400 000 let dlouhé časové škále. Z těchto výzkumů došli vědci k závěru, že Země je samoregulační systém poháněný v prvé řadě variabilitou úrovně slunečního záření a modifikovaný širokou, komplexní škálou zpětných vazeb a přírodních sil samotného životního prostředí. Vnitřní dynamika zemského systému jej bezesporu udržuje vhodným pro život. Život na Zemi by nebyl například možný bez tenké ozonové vrstvy v horní atmosféře a bez tenké vrstvy skleníkových plynů ve spodních částech atmosféry. První nedovoluje pronikání pro život škodlivého ultrafialového záření na povrch Země, bez skleníkových plynů by byl povrch planety asi o 33 °C chladnější. Že v posledních několika desetiletích dochází k překotným globálním změnám, je indikováno prudkým vzestupem koncentrace atmosférického oxidu uhličitého, v historii lidstva nebývalým vzestupem lidské populace a lidskou činností narušující celou biosféru i zpětné vazby, které v celém zemském systému udržovaly vnitřní dynamiku a rovnováhu. Vědci zabývající se globálními změnami se shodují v tom, že lidskou činností vyvolané globální změny mohou spustit náhlé, dramatické změny klimatu i jiných složek zemského systému, srovnatelné se změnami, ke kterým docházelo během dlouhé historie Země. Světová vědecká komunita zabývající se studiem globálních změn nebo i užší problematikou ekosystémů či společenstvy rostlin nebo živočichů o probíhajících globálních změnách nepochybuje!

Jakým způsobem zjišťují vědci změny v ekosystémech u nás a ve světě?

Mají pro zjišťování krátkodobých nebo dlouhodobých změn v ekosystémech i ve vyšších živých celcích řadu nástrojů. Změny v půdě mohou například popsat a vyhodnotit pomocí bioindikace. Tato metoda využívá schopností organizmů reagovat na nepříznivé podmínky životního prostředí tím, že sníží svoji početnost nebo vymřou. Pro vyhodnocování změn ve společenstvech živých organizmů existují matematické nástroje, jako je třeba ordinační nebo shluková analýza (např. počítačové programy CANOCO, TWINSPPAN), které práci s početnými soubory dat usnadňují. Půdní živočichové jsou velmi dobří bioindikátoři změn nejen v půdě, ale i v celých ekosystémech a krajinných celcích, protože jsou daleko konzervativnější ke svému prostředí než například létající hmyz, obratlovci nebo ptáci, kteří mohou z nevyhovujícího prostředí odběhnout nebo odletět do příhodnějších míst. Bioindikátoři musí mít ještě i jiné vlastnosti. Musí být v ekosystému zastoupeni ve vyšších hustotách a jejich společenstvo musí být i druhově bohaté. Pokud je ještě výrazně vývojově rozčleněné do životních forem, to znamená, že jsou jednotlivé druhy morfologicky přizpůsobené žít v hloubce půdy (jsou bez oček, bez pigmentu, mají krátké končetiny, drobné a protáhlé tělo), v horních vrstvách (mají redukovaný počet oček, redukovanou pigmentaci, středně dlouhé končetiny, větší a méně štíhlé tělo) nebo dokonce na povrchu půdy a v opadu (mají neredukovaný počet oček, vyvinutou pigmentaci a končetiny často i velmi dlouhé), pak je to skupina velmi vhodná pro bioindikaci. V půdě jsou dobrými bioindikátory chvostoskoci (Collembola), pancířníci (Acarina Oribatida) a háďátka (Nematoda). Když ještě víme, které funkce určitý druh zastává, pak můžeme předpovědět následné změny, které v půdě nebo celém ekosystému po jeho vyhynutí nastanou.

Jak si vědci určují prostor, v němž provádějí výzkumy související s globálním změnami na Zemi?

Při sledování dlouhodobých změn v ekosystémech jsou nutné trvalé výzkumné plochy sledované po řadu desetiletí. O výsledcích dlouhodobého výzkumu v Tatrách jsem se již zmínil. Ale i ve středních Čechách jsem měl řadu stálých lokalit, kde jsem na několika z nich ve SPR (Státní přírodní rezervace) Voděradské bučiny u Jevan u Prahy v 60. a 70. letech zjistil celý reliktní ekosystém se společenstvem arktických a vysokohorských chvostoskoků a arktickou soliflukční půdou porostlou lišejníky a mechy. V druhé polovině 80. let na některých stanovištích ustoupil početně nejdominantnější druh společenstva a ostatní původní druhy se staly vzácnými. Na jiných stanovištích reliktní společenstvo zcela vymřelo a bylo nahrazeno společenstvem mezofilních druhů chvostoskoků z okolních bukových lesů. Vymizení reliktního arkto-alpinského společenstva chvostoskoků v polovině 80. let zde tedy bioindikuje takové změny klimatu, které se zde nevyskytly nejméně od posledního kontinentálního zalednění Evropy, tj. v posledních 10 000 letech. Jednalo se o arkto-alpinské společenstvo a ekosystém, jsou to patrně zvýšené zimní teploty, které nemohlo společenstvo přežít. Tentýž fenomén zasáhl i řadu alpinských a arkto-alpinských druhů v Tatranském národním parku (TANAPu).

Zabýváte se také studiem půdy pod mikroskopem a přispěl jste k rozvoji této metody a jejímu uplatnění v půdní biologii. Můžete nám tyto postupy osvětlit?

Půdní biologie má ještě jeden nástroj umožňující vyhodnotit, jak se půda na určitém stanovišti po tisíciletí vyvíjela a jak je v současnosti narušena. Tato metoda umožňuje studovat půdu pod mikroskopem a vyhodnocovat její mikrostrukturu; kdo se na její výstavbě zúčastnil; jak probíhá rozklad mrtvé organické hmoty na jejím povrchu a jak se půda vyvíjela v minulosti. Je to metoda studia půdních výbrusů. Abychom mohli pod mikroskopem v procházejícím světle půdu prohlížet, musíme ji k tomu náležitě připravit a zpracovat. V terénu odebereme do kovového rámečku (10 ´ 5 ´ 4 cm) půdní vzorek bez porušení jeho mikrostruktury, v laboratoři jej vysušíme a zalijeme do zředěného monomeru polyesterové pryskyřice (bez přidání urychlovače) a necháme pomalu polymerizovat při laboratorní teplotě. Po měsíci je bloček půdy ztvrdlý tak, že může být řezán na diamantové pile a zpracován na 15mm tenké výbrusy, které se připevní na velké podložní sklíčko a přikryjí velkým krycím sklíčkem. Na takto zhotovených výbrusech je možno půdní mikrostrukturu studovat v normálním i polarizovaném procházejícím světle a vyhodnocovat původ, složení, velikost i počty jednotlivých mikrostruktur a statisticky je vyhodnotit. Půdní výbrus má v sobě zakódovanou historii vývoje půdy na určitém místě. Tento vývoj může být v reliktních ekosystémech nebo u pohřbených (překrytých sedimenty nebo mladšími půdami) půd až několik tisíciletí či ještě podstatně delší. Nejméně 10 000 let staré půdy jsou pod reliktními společenstvy v alpinském vegetačním stupni například i ve studovaném území Tatranského národního parku, kde je celý humusový profil tvořen výhradně exkrementy reliktních chvostoskoků a roční přírůstek půdy je menší než 0,5 mm. Tato půda a celý ekosystém (např. pod rostlinným společenstvem Saxifragetum perdurantis) v 10 000leté historii neprodělal žádnou podstatnou klimatickou změnu, která by zahubila reliktní rostlinstvo, půdní organizmy a změnila tvorbu půdy!

Dají se vysledovat nějaké souvislosti mezi globálními změnami a loňskými katastrofálními záplavami? I v minulosti byla například v Praze řada povodní.

Je nejvyšší čas ozřejmit vztah půd k záplavám. Naši předkové věděli, že lesy a půda zadržují vodu a napájí prameny, které ani v létě většinou nevysýchaly. I u nás lesníci již před a po válce dělali rozsáhlé výzkumy, jak jsou lesní i jiné půdy schopné pojmout srážkové vody. Zjistili, že staré smrkové porosty zadrží přibližně 2 ´ více srážek než porosty bukové. Obnažení půdy po holosečích a následné ztráty humusu snižují retenční schopnost (zadržovat vodu) půd. Na zabuřenělých pasekách jsou povrchové odtoky srážek několikanásobně vyšší a retenční schopnost několikanásobně nižší než pod lesními porosty. Mladší les má nižší retenční schopnost než půda v pralese. Rovněž lesní monokultury mají nižší retenční kapacitu než smíšené lesy. Trouchnivějící dřevo v lese, půda se silnou vrstvou humusu a lišejníky mohou nasát třikrát a více vody než samy váží, rašelina dvanáctkrát více. Mrtvé orné půdy nepropouštějí vodu do hlubších půdních vrstev a většina srážek z nich odtéká povrchově. Lesní ekosystémy s vysokou retenční kapacitou odvádějí vodu do rezervoárů spodních vod a z nich pomalu napájejí prameny, horské potůčky a řeky. Snížená sorpční kapacita půd našich horských oblastí se smrkovými lesy odumřelými a poškozenými kyselými srážkami a kůrovci, včetně holosečných pasek velké rozlohy, není schopna odčerpat do půdy a podzemních vod déle trvající srážky a vodu z jarního tání, a proto u nás dochází k stále častějším katastrofálním povodním. A v tom je přímá souvislost mezi globálními změnami a stále častějšími záplavami nejen u nás, ale i v různých částech světa. Znečištění životního prostředí kyselými srážkami, přes znečišťování ovzduší, půdy a vod, nezná státní hranice a šíří se větry, vodními toky a mořskými proudy. Tak jsou propojeny i značně vzdálené části zemského systému. Humus a obrovské množství umělých hnojiv je vyplavováno z orných půd většiny kontinentů až do vzdálených moří a oceánů a v konečných důsledcích negativně ovlivňuje i mořskou faunu a flóru. Vlivem globálních změn jsou narušeny a změněny cykly většiny biogenních prvků. Globální změny vyvolávají kaskádovým efektem nečekané reakce v nejrůznějších složkách biosféry s odezvami i v neživém prostředí, a to často i ve velkých vzdálenostech od původního zdroje.

Co dělat? V čem vidíte naději pro planetu, která se jeví kosmonautům při pohledu z Vesmíru tak pohledná?

Bohužel mohu jen konstatovat závěr shrnující dosavadní zjištění mezinárodního programu globálních změn: "Víme, že se zemský systém silně vychýlil mimo rámec přirozené variability vykazované přinejmenším během posledního půl milionu let. Povaha změn vyskytujících se nyní současně v globálním prostředí, jejich velikost a rychlost, jsou nebývalé nejen v lidské historii, ale pravděpodobně i v celé historii planety. Věda o globálních změnách silně přispěla k pochopení zemského systému, ale stále je ještě mnoho věcí neznámých."

Výzva k zajištění udržitelné budoucnosti je skličující a neodkladná.

Sylva Daníčková

Předchozí části:
Globální změny aneb Svědectví půdy /1 (AB 9/2003)
Globální změny aneb Svědectví půdy /2 (AB 10/2003)