O dopadech vysokých emisí oxidů síry na zdravotní stav lesů byly napsány stovky článků a knih. Přesto, či právě proto, koluje mezi laickou i odbornou veřejností řada mýtů, překonaných stereotypů či účelových zjednodušení.
Situace kvality ovzduší se za posledních dvacet let znatelně změnila, došlo k výraznému snížení emisí síry a objevily se nové znečišťující látky. Realizovány byly také stovky výzkumných projektů zaměřených na zdravotní stav dřevin. Následující text stručně shrnuje současné poznatky o působení znečištění ovzduší na dřeviny.
Přímé poškození dřevin imisemi SOx či NOx může být v podstatě tří základních typů:
Spektrum imisemi ovlivněných procesů a aktivit dřeviny je velmi široké. Většina škodlivin může snižovat fotosyntetickou aktivitu, a to přímo i nepřímo (úbytkem fotosyntetického pletiva při chlorózách a nekrózách). Časté je poškození činnosti průduchů. V konečném efektu působí imise negativně na vitalitu a celkový růst rostliny.
Zatímco v období vysokých koncentrací oxidů síry v 80. letech bylo možné doložit jak akutní, tak chronická poškození dřevin, dnes lze bez pochyb hovořit pouze o poškození fyziologickém. Doložit chronické poškození imisemi je problematické - jeho příznaky se překrývají s působením dalších stresorů.
Čtěte také: Využití borového jehličí v zahradě
Ačkoliv díky odsíření velkých stacionárních zdrojů polevila v druhé polovině 90. let přímá zátěž lesních porostů, nedošlo v následujících letech k výraznému zlepšení zdravotního stavu lesa. V současnosti je velmi problematické vymezit podíl znečištění ovzduší na zdravotním stavu či plošném chřadnutí dřevin.
K odumírání různých dřevin („forest decline“) dochází po celé Evropě, často s nespecifickými příznaky a nejistými původci. Většina z popsaných odumírání je pravděpodobně vyvolána společným působením abiotických a biotických faktorů, mezi kterými hraje vliv imisí a zakyselení půdy různou roli - častěji jde spíše o zvýšení náchylnosti než mortalitní roli, tj. bezprostředně vyvolávající nevratná poškození a hynutí.
Podstatnou roli (minimálně v posledních deseti letech) hrají klimatické faktory, ať již souvisejí s přirozenou proměnlivostí klimatu či s člověkem vyvolanou globální změnou klimatu.
Kromě výše uvedených dopadů na odolnost porostů je zásadním problémem lesů pod vlivem imisí komplikované zajištění obnovy rozsáhlých ploch imisních holin, a to zejména v exponovaných horských polohách. V 80. letech byly velké plochy holin zasázeny či osety náhradními dřevinami lépe odolávajícími imisím, jako byl smrk pichlavý či břízy (bělokorá, karpatská, pýřitá). Tyto porosty splnily očekávání (tj. možnost následných výsadeb cílových dřevin) jen zčásti.
Opakovaně docházelo ke zdravotním problémům. Z nejvýraznějších lze jmenovat nevyrašení břízy bělokoré na území 14 tisíc hektarů východního Krušnohoří v roce 1997 a následné uhynutí části těchto porostů. Důvodem byly zřejmě nepříznivé klimatické faktory v kombinaci s neznámým a zřejmě ne zcela vhodným původem osiva.
Čtěte také: Borovice lesní: vlastnosti a využití
Obnova rozsáhlých holin v původní dřevinné skladbě je bez biologické meliorace a případně dalších opatření velmi obtížná či nemožná. Přirozená i umělá obnova melioračních dřevin je často znemožněna zvěří.
Jeřáb ptačí je díky opakovanému poškození okusem v řadě lokalit jen okrajově zastoupen bez toho, že by docházelo k jeho odrůstání. Potenciál jeřábu pro zlepšení půdních podmínek je přitom nečekaně vysoký.
Zdravotní stav stromů je charakterizován především stupněm defoliace, tedy odlistěním v porovnání se zdravým jedincem, rostoucím ve stejných porostních a stanovištních podmínkách. Defoliace je způsobena celou řadou škodlivých faktorů biotického i abiotického původu.
Zdravotní stav stromů se hodnotí na monitoračních plochách, jež jsou součástí evropského Mezinárodního kooperativního programu sledování a vyhodnocování vlivu znečištění ovzduší na lesy, zkráceně ICP Forests. Program ICP Forests představuje jeden z nejdůležitějších evropských systémů kontroly lesních ekosystémů.
Snaha o důsledné a koordinované monitorování stavu lesů na evropské úrovni byla vyvolána prudkým zhoršením zdravotního stavu lesa v evropských zemích na počátku 80. let 20. století následkem výrazného dlouhodobého škodlivého účinku znečištění ovzduší.
Čtěte také: Více o borovici lesní
V současné době se v České republice provádí pravidelné šetření stavu lesa v systematické síti tohoto programu (tzv. I. úroveň) na monitorovacích plochách základní sítě 16 × 16 km a vybraných plochách ze sítě 8 × 8 km v celkovém počtu 306 ploch. Monitorovací plochy jsou rozmístěny rovnoměrně podle lesnatosti po celém území a jsou umístěny v lesních porostech tak, aby dobře charakterizovaly dané stanovištní a porostní podmínky. V nadmořských výškách od 150 m do 1 100 m se hodnotí každým rokem přibližně 10 tisíc stromů, reprezentujících 28 druhů lesních dřevin různého věku.
U hospodářsky nejvýznamnějších jehličnatých druhů, borovice a smrku, měl vývoj společné defoliace u porostů starších než 59 let v letech 1986-2020 výrazně odlišnou dynamiku. Koncem 80. let došlo k prudkému nárůstu defoliace, v 90. letech se zhoršování zdravotního stavu zpomalovalo a po roce 1999 se defoliace zvyšovala jen velmi mírně. K výraznějšímu nárůstu zastoupení silně poškozených stromů (defoliace > 60 %) dochází opět až v letech 2015-2019. V roce 2020 pak nastal jeho zřetelný pokles.
V letech 1986-2020 dosáhla průměrná hodnota defoliace smrku a borovice výrazného kulminačního bodu v roce 1992. Následovala stagnace, v roce 1996 průměrná defoliace těchto dřevin opět stoupla a dosáhla maximální hodnoty (smrk 33,9 %, borovice 38,3 %).
U listnatých porostů starších než 59 let je dlouhodobý vývoj defoliace v porovnání s jehličnany odlišný. V období 1991-2020 dosáhla defoliace listnáčů nejvyšší úrovně v roce 1993 (dub 43,0 % a buk 22,5 %), v dalších letech klesala až na nejnižší úroveň v roce 1998 (dub 27,8 % a buk 14,6 %). Následoval zřetelný vzestup defoliace do roku 2000. Poté do roku 2019 defoliace starších listnáčů s menšími výkyvy velmi mírně stoupala. V roce 2020 se tento vzestup zastavil. Mezi jednotlivými druhy jsou ale významné rozdíly.
Mladší porosty (do 59 let) jehličnatých i listnatých dřevin dosahují v porovnání se staršími porosty všeobecně nižších hodnot defoliace. Nejvýraznější je tento rozdíl u smrku a naopak nejméně výrazný je u borovice.
V roce 2020 se zdravotní stav jehličnanů mírně zlepšil. U dubu došlo ke zřetelnému zlepšení, u buku naopak k mírnému zhoršení. Přestože imisní zátěž výrazně poklesla již od poloviny 80. let, lesní porosty stále vykazují vysokou míru defoliace, která patří mezi nejvyšší v porovnání s ostatními evropskými zeměmi.
Lesní porosty reagovaly na pozitivní změny prostředí výrazným poklesem defoliace v polovině 90. let. Pozitivní změny ve struktuře defoliace a zdravotním stavu v letech 2010-2014 u starších porostů smrku a dubu se projevily jako krátkodobé. Na zastavení kladného vývoje měly nepochybně zásadní vliv i klimatické excesy (sucho a vysoké teploty ve vegetačním období), ke kterým docházelo v letech 2015-2019, a podkorní hmyz.
V roce 2020 mělo vegetační období v porovnání s předchozími léty výrazně příznivější průběh a nepochybně posílilo celkovou vitalitu lesních porostů.
Borovice rumelská je domovem na Balkáně, kde ji často v lesích doprovází smrk ztepilý a jedle. Vzhledem k probíhající klimatické změně je BOR kategorizována v červeném seznamu jako téměř ohrožený druh. Pro introdukci borovice rumelské do mnoha zemí severní polokoule byly doporučeny provenience z pohoří Pirin, Pelister a Prokletije. Zájem o borovici dosvědčují introdukční pokusy v Německu i v Česku. U nás byla výzkumně testována její schopnost růstu na rozsáhlých post-imisních holinách vzniklých odumřením smrkových porostů.
Tyto starší porosty dlouhodobě sledují vědci z VÚLHM, v. v. i., a ve své poslední práci se zaměřili na hodnocení produkční schopnosti a tvorby nadložního humusu pod více než třicetiletými porosty borovice rumelské v porovnání se smrkem ve vyšších horských polohách. Výsledky publikovali v článku Srovnání porostotvorné schopnosti borovice rumelské se smrkem ztepilým, který vyšel v časopise Zprávy lesnického výzkumu 2/2025. Experimentální výsadby obou dřevin jsou součástí výzkumné plochy Jizerka.
Průměrná nadmořská výška výsadeb borovice rumelské a smrku je 975 metrů. Průměrná roční teplota na lokalitě dosahuje 4,9 °C a průměrný roční úhrn srážek činí 1 113 mm. Zdejší kyselé podzolové půdy na žulových horninách borovici rumelské vyhovují.
Výškový růst borovice byl v prvních 4-5 letech po výsadbě minimální, akceleroval až po 10 letech. Závěs sněhu v zimě 2018-2019 borovici rumelskou negativně neovlivnil, zatímco 61 % smrků bylo polámáno. Smrk ochotně zregeneroval; koruny zůstaly nicméně deformovány. Ve věku 33 let je průměrná výška dominantních jedinců také ca 10 m.
Borovice rumelská má na výzkumné ploše Jizerka při srovnání se smrkem vyšší produkční potenciál. Při srovnatelné střední a horní výšce jako smrk má borovice rumelská téměř dvojnásobnou kruhovou výčetní základnu. Na tom se však podílí zejména zmnožení (vidličnatost) kmenů borovice, která má pravděpodobně původ v zimním poškození terminálních pupenů v prvních letech po výsadbě (nejčastěji ve výšce cca 0,5-1 m). Větší množství nadložního humusu pod borovicí než pod smrkem indikuje pomalejší rozklad borového opadu.
V minulosti měla borovice rumelská funkci náhradní dřeviny smrku. Kromě výzkumného testování nebyla nicméně často vysazována. V našich podmínkách je borovice rumelská nevhodná k výsadbám v oblastech ohrožených suchem. Přestože je borovice k suchu krátkodobě tolerantní, na stres suchem reaguje sníženým přírůstem i zvýšenou mortalitou.
V závěru autoři konstatují, že borovice rumelská prokázala svou schopnost prosperovat na bývalé rozsáhlé imisní holině v Jizerských horách.
Funkční ekosystém města zahrnuje směs druhů stromů o různých velikostech a stáří zároveň s půdou, zajišťující jeho růst a produktivitu. Pokud jsou stromy ve městech zdravé, zajišťují komunitě kvantitativně hodnotitelné ekosystémové služby. Vědecké studie prokazují, že stromy přinášejí environmentální a sociální benefit přímo související s vratností a udržením přírodních cyklů.
Přirozená existence stromů významně ovlivňuje klima. Kromě stínu, tvořeného baldachýnem koruny stromu, je velmi důležitá evapotranspirace. Ta je způsobena vylučováním vody prostřednictvím pórů v listech, stromy se totiž ,,potí" jako lidé. Voda při vypařování spotřebuje teplo a tak chladí ovzduší při tomto procesu.
Například koruna o rozpětí 9 metrů vypaří 151 litrů vody za den. Opadající stromy kolem domů v Sacramento, California, Heat Island Group vědci nalezli redukci potřeby chladící energetické potřeby ve výši 30%. Stromy, keře a vinná réva mohla sloužit jako stínidlo a klimatizace s tím, že její práce byla více účinná zejména v udržení chladu. Také věčně zelené stromy a keře na severovýchodě chránily budovy před chladem přinášeným větrem.
Ve Virginii bylo zjištěno, že stromy zlepšují ekonomiku města. Lidé rádi nakupují v ulicích s alejemi a byty se lépe pronajímají v území, kde jsou stromy. Stromy přidávají 10 % a víc společenské hodnoty. V jejich přítomnosti se lidé lépe cítí a nemocní se rychleji uzdravují. Snižují potřebu klimatizace v horkých období o 30% a snižují potřebu vytápění v chladných měsících o 20 - 50 %.
Ve slovníku klimatologů existují tzv. ,,urban heat islands" = ,,městské ostrovy tepla". Jsou to místa, kde v území města se liší teploty od ostatních, jsou rozdílné a vyšší ve dne v létě i v noci a dokonce i v zimě jsou vyšší. The urban heat island jsou nežádoucím důsledkem rozvoje měst. Vegetace je nahrazována asfaltem a betonem, zejména na ulicích a budovách a další infrastruktuře, ta se rozšířuje, aby pokryla požadavky rostoucí populace. Tyto povrchy absorbují, spíše, než odrážejí, sluneční teplo, zvyšující povrchovou teplotu a tak celková venkovní teplota roste.
Ve městech jsou díky velké koncentraci obyvatel dány podmínky pro zdravotní dopady globálního oteplování. S globálním oteplováním souvisí meteorologické jevy, kterými jsou i tzv ,,horké vlny" nebo ,,horké episody" ohrožující život určitých skupin populace. Po horkých vlnách v roce 2003 realizovala WHO a WMO několik projektů, sledujících dopady horkých dní na úmrtnost (Canicula, EUROHEAT). Bylo zjištěno, že nejvíce byli ohrožení obyvatelé v okolí středozemního moře, nejvíce městských obyvatel při horkých vlnách však zemřelo v Londýně a Paříži v roce 2003. Zde se projevuje také současný účinek působení částic prachu a koncnetrací ozónu. Pro jiné znečišťující látky efekt nebyl prokázán.
Sledování ve 21 Evropských městech nalezlo vliv PM10 vyšší ve městech s vyšší teplotou. Úmrtnost vzrostla na každých 10ug/m3 PM10 , o 0.3% ve chladnějších městech a o 0.8% v teplejších městech.
V publikaci z letošního roku ,,Improving Public Health Responses To Extreme Weather Events" WHO doporučuje i dlouhodobá preventivní opatření opatření, kam řadí i územní plánovávní a využívání území, které by mělo preventivně ovlivňovat teplotu. Zda nacházejí svoji hlavní úlohu i stromy. Aktuálně požaduje WHO tvorbu ,,chladných míst", kam by se uchylovaly starší nemocné osoby. Chladná místa by byla klimatizovaná. Ovšem bez účinného oslabení dopadu klimatické změny jsou krátkodobá opatření k redukci zdravotních dopadů u ciltlivé popualce značně méně účinná.
Bylo zjištěno, že přítomnost a blízkost zdroje bohatého na částice, vede k vyššímu zachycení zejména hrubých částic, než v místě, kde chybí tento zdroj. Nejefektivnější strom v záchytu částic byla borovice a cypřiš, oba stromy jsou výhodné v zimním období, kdy mohou stále zychycovat částice, neshazují jehlice. Ze širokolistých stromů nejvíce účinnou v zachycování zejména hrubých částic, byla jeřabina, která má jemně osrstěný povrch listu mimo jeho osu.
Hlavním mechanismem záchytu podle Becketta je impakce částic v turbulentním proudění vzduchu. V rozmanitosti a různorodosti městského prostředí jsou pro tento komplexní mechanismus vytvořeny skvělé podmínky. Vliv na poněkud nižší úrovni mají lesíky v otevřené venkovské krajině.
Turbulující a vířící vzdušné proudy tvořené přímým kontaktem mezi urbánními prvky, kterými jsou ulice a budovy, jsou příkladem určené a definované situace, ve které impakce a účinnost záchytu je pravděpodobně maximalizovaná. Její znalost je nezbvytná pro umísťování stromů jeko účinného mechanismu k záchytu částic v městském prostředí. Je to důležité i pro příměstské území, kde lesíky a ochranné lesní pásy zlepšují ovzduší v cílových oblastech, např. Beckett a spol.
Thomas Cahill, profesor fyziky a atmosférických věd v UC Davis předpokládá, že mohou stromy redukovat koncentrace ultrajemných částic podél dálnic. Zjistil, že za větrných podmínek stromy podél dálnice se zdají schopné zadržet částice a lze jimi ochránit obytné domy a školy před vlivem dopravy.
Freer-Smith, P.; El-Khatib a spol. přispěli do diskuse podporovatelů a odpůrců účinnosti depozice částic pomocí stromů. Dali k dispozici pro volbu zeleně depoziční rychlosti pro příměstské a městské evropské stromy - dub, javor, olše, jasan a douglasku, účinné jsou stromy s bohatým větvením a silně olistěné malými listy. Data jsou využitelná pro modelování efektu, respektují koncentraci a rychlost proudění.
Nowak a kolegové vytvořili model na základě meteorologických dat a údajů o znečištění ovzduší, který demonstruje, jaké množství znečišťujících látek stromy ve městech USA zachytí a jak mohou zlepšit kvalitu městského ovzduší. Záchyt znečištění ( O3, PM2,5 a 10, NO2, SO2, CO) se lišil město od města a celkový efekt záchytu městskými stromy v USA činil za jeden rok 711 000 tun (v ceně 3,8 miliard dolarů).
Záchyt znečištění pomocí listů je jen jednou službou, kterou nám stromy poskytují, integrovaný pohled na území s korunami stromů představuje viditelnou strategii zlepšující ovzduší a vůli k docílení standardů kvality ovzduší.
Stromy a rostliny vůbec jsou dlouhou dobu ctěny pro schopnost ,,odčerpávat" oxid uhličitý z ovzduší, ale jejich možnosti spotřebovávat jiná plynná znečištění se teprve zjiš´tují. V minulých letech tyto možnosti dlouhodobě experimentálně ověřovala NASA. Díky výzkumu NASA lze uvažovat, které rostliny lze pozitivně použít při pobytu v kosmu. Na druhé straně se takto otevírá šíroké pole možností fytoremediace s výběrem rostlin nebo stromů pro vyčištění kontaminovaného životního prostředí. A také neposlední věcí je využití rostlin v boji proti kontaminovanému ovzduší ve vnitřním prostředí.
Pokusy NASA hodnotily různé rostliny, jak jsou efektivní při snižování koncentrací formaldehydu, oxidu uhelnatého a oxidu dusičitého. V projektu byla ,,spider plant umístněa do komory se 120 ppm CO nebo 50 ppm NO2. Po 24 hodinách spider plant odstranila 96 % CO a 99 % NO2. Rostliny s nízkou potřebou světla aktivně filtrující uhlík mají možnost zlepšit kvalitu vnitřního ovzduší.
Kořenová zóna rostlin je účinnou oblastí pro odstraňování volatilních organických látek (nejlépe při expozici kořenového balu pro účinnou filtraci). Při pokusech ve vnitřním prostředí úřadů se rostliny ukázaly být účinné při odstraňování formaldehydu, 20 rostlin v úřadovně snížilo koncentraci formaldehydu o 12 %.
Vědci uzavřeli, že tento způsob odstraňování znečištění není příliš efektivní. Použití je vhodné v tzv. ,,dýchacích stěnách", kde je umožněn styk vzduchu s částmi kořenů.
Velmi jednoduché známé negativní vztahy existují mezi pyly některých stromů a alergií a astmatem. Olše, líska, topol, vrba, bříza, buk, jasan, dub a lípa v určitých měsících roku přinášejí pyl, a u astmatiků a alergiků spouštějí ataku onemocnění.
Sledování A. Lovasi z Institutu pro sociální a ekonomický výzkum v NY a jejích kolegů z oddělení veřejného zdraví Kolumbijské university NY zatím vykazují nečekané závěry - městské čtvrti naplněné množstvím stromů nejsou jenom příjemné pro oči, mají také uzdravující vliv na dětské plíce. Tam, kde byl vyloučen vliv chudoby v souvislosti s působením znečištění ovzduší na incidenci astmatu, vědci předpokládají, že možnost existence alejí stromů v ulicích může být jednoduše základem pro zdravé životní prostředí. A nesouhlasí s tím, že stromy jsou samy o sobě faktorem způsobujícím asthma.
tags: #borovice #vliv #znečištění #ovzduší