Environmentální funkce půdy

„Existence půdy je naprosto fascinující, tedy fakt, že se vůbec v přírodě vyvinula. Jen si představte, jaký by byl svět bez půdy,“ uvádí Miloslav Šimek z Ústavu půdní biologie Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích. „Život v něm by jistě také vznikl, ale výsledkem by byl vodní svět, úplně jiný, než jak jej známe dnes,“ dodává.

Půda vzniká a vyvíjí se na povrchové vrstvě souše působením mnoha různých faktorů. Základem je takzvaná matečná hornina, která zvětrává vlivem různých klimatických jevů a dále se přeměňuje díky práci mnoha živých organismů.

„Půdu definujeme různým způsobem. Samozřejmě víme a poznáme, co je plně funkční půda. Ale kdy vlastně můžeme hovořit o půdě poté, co skálu pokryje vrstvička něčeho živého? Spíše umíme přesně říct, co půda není - ani kámen, ani písek - protože v nich chybí život,“ říká Miloslav Šimek.

Určit přesnou definici půdy je nesnadné zejména proto, že jí je velké množství druhů, jedna „typická“ půda neexistuje. Přesto k určitému zjednodušení musíme přistoupit, abychom se vůbec o tématu mohli dál bavit.

Složení půdy

Když vezmeme půdu do ruky, můžeme mít pocit, že ji tvoří jen pevná část, kousky kamínků, písek a rozložené zbytky rostlin. Ve skutečnosti je její velmi důležitou součástí také část kapalná a plynná. Představme si typickou minerální hlinitou půdu v kyblíku.

Čtěte také: Příležitosti environmentální výchovy

Skoro půlku objemu by vyplňovaly úlomky hornin a minerálů, jejich zrnka a krystaly různé velikosti. Druhou polovinu voda a vzduch v poměru závislém na klimatických podmínkách. Pouze malou část kyblíku (kolem pěti procent) zabere takzvaná organická hmota. Tvoří ji různé mikroorganismy, kořeny, humus a živočichové, jako jsou třeba chvostoskoci nebo žížaly.

Edafon - život v půdě

Společenstvu organismů, které žijí v půdě, se souhrnně říká edafon. Vytvářejí rozmanitý a bohatý svět - v jediném gramu zdravé a kvalitní půdy žijí miliardy mikroorganismů (včetně bakterií a archeí - jedné z nejstarších forem života na naší planetě).

Na každém metru čtverečním plochy pole, louky či lesa se v půdě do hloubky několika desítek centimetrů vyskytují biliardy (10¹⁵) bakterií a dalších mikroorganismů a miliony až miliardy metrů mikroskopických houbových vláken.

Naprostou většinu nemáme šanci pouhým okem spatřit a rozeznat, můžeme pozorovat jen větší živočichy, například žížaly, pavouky, brouky, nadšenější přírodozpytci pak zahlédnou různé stonožky či mnohonožky.

Uvádí se, že na jednom metru čtverečním se můžou nacházet desítky až stovky žížal a stejné množství dalších drobných živočichů. Velká většina živých organismů se vyskytuje ve svrchních, zhruba patnácti až třiceti centimetrech.

Čtěte také: Starbucks a udržitelnost

V odborné literatuře nalezneme mnoho údajů o početnosti a hmotnosti živých organismů v půdách. S trochou nadsázky se dá říct, že co článek či učebnice, to jiný údaj.

Na ploše jednoho hektaru se ve svrchní vrstvě půdy hluboké obvykle několik desítek centimetrů (až maximálně pár metrů) vyskytuje asi deset tun kořenů rostlin a pět tun půdních organismů. Necelé tři tuny připadají na bakterie, dvě tuny na houby, asi sto kilogramů na žížaly, roupice, stejnonožce a podobné živočichy.

Při vyjmenovávání zástupců půdní mikroříše zaplesá srdce každého milovníka češtiny - do takzvané mikrofauny řadíme hlístice, vířníky, želvušky či prvoky (měňavky a nálevníky), do mezofauny chvostoskoky, roupice, všekazy a roztoče, do makrofauny stejnonožce, stonožky, žížaly, brouky, pavouky a měkkýše. Největšími obyvateli megafauny jsou krtci, myši a další půdní obyvatelé větší než dva centimetry.

Představit si stonožku není nic složitého, u želvušek nebo hlístic už naše fantazie pokulhává, i když jejich poetické názvy nám mohou napovědět. U obrovského množství bakterií a archeí už ale můžeme mít problém uvědomit, o co jde. Ty přitom v půdě hrají velice důležitou roli, zpracovávají organickou hmotu a podílejí se na koloběhu živin. Jejich neviditelná práce je zásadní i pro lidstvo, pomáhají totiž regulovat skleníkové plyny v atmosféře. Také proto se na ně soustředí pozornost stále většího počtu vědeckých týmů.

Výzkum půdního mikroživota

„Do půdy vidíme mnohem méně, než do jakéhokoli jiného prostředí. Vládne v ní obrovská diverzita a velmi složité vzájemné vazby. Její složitost je pro mnoho odborníků odstrašující, proto se bohužel studuje mnohem méně, než odpovídá její důležitosti pro celý ekosystém i lidstvo,“ říká Miloslav Devetter z Biologického centra AV ČR. Jeho osobně náročnost tématu naopak přitahuje, a dokonce fascinuje, jak sám říká.

Čtěte také: Ochrana životního prostředí

Komplikovanost půdního mikroživota a jeho vazeb si cíleně „zjednodušuje“ v terénních podmínkách, kde se půdy teprve vyvíjejí. Jezdí odebírat vzorky na místa nově odkrývaná po ustupujících ledovcích, například na souostroví Svalbard ve Špicberkách nebo do Himálaje, a připravuje se na výpravu k jednomu z posledních afrických ledovců.

Je to neuvěřitelné, ale život, a tím i základ případné budoucí půdy, vzniká i přímo na povrchu ledovce. Vítr přenáší na ledovou krustu jemný prach z okolí, takže zaprášené místo absorbuje více slunečního záření a nerovnoměrným táním na něm vznikají různě velké vodní nádržky. Kryotelmy, jak se nazývají, můžou mít objem několika mililitrů až desítek litrů. Právě ty se stávají pomyslným tavicím kotlíkem nového života.

Na Svalbardu bývá nejčastějším obyvatelem nádržek vířník rodu Macrotrachela, který se živí jemnými částicemi ve vodě, především bakteriemi a řasami. Za souseda často mívá například želvušku rodu Cryoconicus. Oba se řadí mezi takzvané půdní hydrobionty, tedy organismy vázané na vodu v půdních pórech (připomeňme, že zdravá kvalitní půda sestává přibližně ze čtvrtiny z vody).

Zatímco typické půdní organismy, jako jsou chvostoskoci nebo roztoči pancířníci, se v arktických podmínkách vyskytují na samé hranici svých fyziologických možností, hydrobionti si vytvořili strategie, jak přežít ještě daleko extrémnější situace - velmi nízké i velmi vysoké teploty, sucho a dokonce i radiaci. Pokud někde ve vysoce nehostinných podmínkách - holých skalách, výsypkách po těžbě nebo vulkanické vyvřelině - má jednou vzniknout základ půdy, můžeme se vsadit, že želvušky a vířníci budou u toho.

Jak vzniká půda

Výhodou studia půdy v arktické oblasti je, že výzkumník může být skutečně u zdroje. Na vlastní oči pozoruje, jak půda vzniká, jak se vyvíjí. „Některé oblasti tam vypadají jako suché kamenité pouště, které bičuje ostrý studený vítr, i tam už ale můžete najít život,“ popisuje Miloslav Devetter.

Na základě výzkumu arktických oblastí se dá docela přesně popsat, jak vypadá půda a život v ní po pár letech, po stovce, tisícovce, ale i více než deseti tisíci letech.

Už nejmladší, jen několik málo let odledněné plochy, obývá půdní mikroflóra (řasy, sinice, bakterie). Souběžně s ní se objevují její konzumenti (vířníci a hlístice); později se uchytí první odolné druhy cévnatých rostlin (například lomikámen vstřícnolistý).

Na plochách starých přes sto let najdeme společenstva takzvaných půdních krust, tvořených sítí houbových vláken, mechových rhizoidů (pakořínků), řas, sinic a kořeny prvních rostlin. Tato síť pokrývá a zpevňuje povrch půdy ve vrstvě silné i několik centimetrů. Půdní krusta zadržuje vláhu, chrání povrch před větrnou erozí a napomáhá ukládat organický uhlík. Na takových místech už je docela čilý život: najdeme zde mnoho druhů vířníků a hlístic, želvušky i roztoče.

Tisícileté lokality jsou typické dalším rozvojem vyšší vegetace včetně mechů, lišejníků a půdních krust. Ke společenství zmiňovaných vířníků, hlístic a želvušek se přidávají chvostoskoci a roupice.

Aktuálním cílem výzkumníků v Arktidě ale není „jen“ zkoumat vývoj půdy, ten už je docela dobře popsaný. Jedním ze současných problémů číslo jedna je globální oteplování vyvolané uvolňováním skleníkových plynů do ovzduší. Přitom půda je (nebo by mohla být) velmi mocným nástrojem při regulaci uvolňování nebo ukládání uhlíku. Právě na tento aspekt se badatelé zaměřují.

Ukládání uhlíku v půdě

„Půda nám může pomoci vyřešit problémy, které lidstvo v současnosti řeší, problémy týkající se sucha a globálního oteplování. Jenže její úloha v tomto směru je zatím velmi málo doceněná. Je potřeba se půdou ještě více zabývat, více ji studovat a využívat její úžasné schopnosti,“ říká Veronika Jílková z Biologického centra AV ČR, která se na výzkum ukládání (neboli sekvestrace) uhlíku v půdě specializuje.

Celosvětově obsahuje půda asi třikrát více uhlíku, než je ho v atmosféře. Přitom podstatná část se váže na lesní půdy. Ukládání uhlíku ovlivňuje více faktorů: klima, podloží, biologická aktivita, využití půdy, rostlinná skladba a další. Dá se proto předpokládat, že úpravou některých z těchto podmínek by se dalo množství uhlíku regulovat.

„Existuje odborná iniciativa nazvaná 4 per 1000 neboli Čtyři z tisíce, která podporuje ukládání uhlíku do půdy. Tvrdí, že kdyby se zvýšilo o pouhé čtyři promile, měli bychom problém s globálním oteplováním vyřešený,“ přibližuje Veronika Jílková.

Jak vlastně funguje koloběh uhlíku mezi půdou a vzduchem? Uhlík najdeme například v půdní organické hmotě, tedy například v listu, který spadl ze stromu na zem a postupně se rozkládá a ukládá do půdy (takzvaný opad). List se nerozpadne sám, jeho zpracování mají na starosti půdní organismy.

„Organickou hmotu využívají jako zdroj živin a energie. Půdní organismy, stejně jako my, vylučují odpadní produkty metabolismu, v tomto případě oxid uhličitý,“ vysvětluje bioložka. Množství takto vzniklého oxidu uhličitého uvolněného do ovzduší je asi desetkrát větší než množství oxidu uhličitého, který vzniká spalováním fosilních paliv!

Rozklad půdní organické hmoty má vliv jak na uvolňování oxidu uhličitého do ovzduší, tak na schopnost zadržovat vodu v krajině. V současné době globálního oteplování a katastrofálního sucha se tak půda může stát jedním z nástrojů, jak situaci na planetě zlepšit, nebo naopak výrazně zhoršit.

„Změníme-li způsob užívání půdy, může se významně upravit obsah organické hmoty. Na akumulaci uhlíku v půdě můžou mít pozitivní efekt například pěstování víceletých pícnin na orné půdě, přechod na bezorebné technologie, do určité míry pěstování lesa a také zazelenění výsypek,“ vyjmenovává Jan Frouz, ředitel výzkumné infrastruktury SoWa (Soil and Water) při Biologickém centru AV ČR.

Výsypky jako přírodní laboratoř

Výsypky kolem Sokolova představují pro vědce jedinečnou přírodní laboratoř. Po ukončení těžby, zhruba před čtyřiceti lety, tam lesníci vysázeli smíšený les. Přestože zpočátku měly všechny stromy totožný substrát, dnes je jasně patrné, že různé druhy stromů nahromadily odlišné množství uhlíku.

Hromadění uhlíku v nových (iniciálních) půdách koresponduje s množstvím žížal v okolí. Čím více žížal jednotlivé porosty stromů hostí, tím více uhlíku v půdě hromadí. Zároveň se zvyšujícím se množstvím žížal a uhlíku narůstá také schopnost půdy zadržovat vodu.

Pokusy na sokolovských výsypkách ukázaly, že když je osídlí žížaly, zvětší se přibližně o třetinu množství vody, které jsou půdy schopné dlouhodobě zadržet. Jak je to možné? Odpověď hledejme v žížalích exkrementech.

Ohrožení a ochrana půdy

Půda je důležitým ekosystémem, který poskytuje cenné služby, jako je poskytování potravin, energie a surovin, sekvestrace uhlíku, čištění vody, regulace živin, ochrana před škůdci a podpora biologické rozmanitosti a rekreace. V Evropské unii se kvalita půdy nadále zhoršuje díky široké škále lidských činností, často v kombinaci s jinými biotickými a abiotickými faktory. Nedostatečná ochrana půdy může narušit udržitelnost a dlouhodobou konkurenceschopnost.

Nezanedbatelným problémem současného společenského vědomí je všeobecné podceňování významu půdy pro člověka a biosféru. Historicky byla půda považována převážně jen za výrobní prostředek v zemědělství a lesnictví, popřípadě za zdroj surovin nebo za plochu k zástavbě či jinému využití.

V jednotlivých složkách životního prostředí - vodě, půdě a vzduchu - probíhají procesy, které vzájemně souvisejí a které umožňují veškerý život. Jestliže si tedy v současnosti uvědomujeme důležitost a nezbytnost dostatku čistého vzduchu a čisté vody a činíme řadu opatření na jejich ochranu, nedá se totéž bohužel říci o ochraně půdy.

O ní se sice hovoří a v řadě zemí i u nás se zavádějí nebo alespoň připravují zákony na její ochranu, skutečná praxe je však dosud poněkud odlišná. K půdě se společnost v České republice chová asi tak, jako se chovala ke vzduchu či vodě před několika desítkami let. Pod dojmem, že půdy je - zvláště pro zemědělství - dostatek až přebytek, dochází nejen k velkým kvantitativním úbytkům půdy, ale i ke kvalitativním škodám, k rozsáhlému působení degradačních vlivů, ať už přírodních nebo antropických. Půda se čím dále tím více stává prostředím pro ukládání nejrůznějších odpadů. To je velmi krátkozraké.

Půda je systém velice konzervativní, dlouhodobě se vyvíjející, většina změn se projevuje pomalu, ale protože půda je v přírodě vázána na stabilní místo, její samočisticí schopnost je mnohem menší než regenerační schopnost vody a vzduchu a některé degradační změny se stávají nezvratnými.

Všechny tyto funkce vykonává každá půda. Multifunkčnost půdy je tedy zřejmá, ale definovat, která z funkcí je pro danou půdu a pro dané stanoviště v dané době a v dané společnosti nejdůležitější více nebo méně významná, je problematické a záleží na okamžitém preferování určité funkce z hledisek potřeb člověka. Je samozřejmé, že to nemusí na jistém stanovišti nutně být funkce produkční: může to být funkce infiltrační (dotace zásob nezávadných podzemních vod) nebo funkce ochranná (chráněné povrchové vody), ale i funkce užitková - rekreační, stavební, zdroje surovin.

Zásadním legislativním problémem v ochraně půdy je její dvojí charakter. Půda je zároveň veřejným statkem (tak jako vzduch a částečně i voda) a zároveň je majetkem ryze soukromým s konkrétním vlastníkem či uživatelem. Každý soukromý vlastník je nutně citlivý na všechna celospolečensky motivovaná opatření, která jej omezují v právu nakládat se svým majetkem podle vlastního rozhodnutí.

Jaká jsou tedy největší nebezpečí a jaké problémy je nutno v ochraně půdy v našem státě a v celé Evropě řešit?

1. Urbanizace, tj. úplné vyřazení půdy z přírodních cyklů. Úbytky půdy v celé Evropě jsou hrozivé a problémem je, že největší úbytky postihují produkčně i ekologicky nejkvalitnější půdu.
2. Procesy vodní a větrné eroze na plochách velkých honů představují velmi vážné narušení ekologických a produkčních funkcí půdy.
3. Znečištění půdy z ovzduší plynnými emisemi a prachem bylo v poslední době částečně eliminováno. Škodlivé látky (zejména těžké kovy) a acidifikace půdy způsobené kyselými srážkami či spadem pevných částic působí pomalu a nenápadně, ale problémem je, že právě tyto škodliviny zůstávají v půdě deponované.
4. Intenzivní zemědělská činnost je doprovázena především zvyšováním vstupů chemických látek. Cizorodé látky jsou vnášeny s hnojivy, ale větším nebezpečím jsou prostředky ochrany rostlin - pesticidy.
5. Velmi vážné nebezpečí s rychle vzrůstající tendencí představuje likvidace odpadů, a to jak komunálních, tak i průmyslových.
6. Problémem v ochraně půdy, kdy na vině je sama zemědělská nebo i lesnická výroba, je ztužování a kompakce půdy v důsledku používání stále těžších a výkonnějších mechanismů.
7. Neopomenutelnou příčinou při znečišťování, degradaci až i destrukci půdy jsou různé ekologické havárie nejrůznějšího původu: nejčastěji ropné produkty a chemické látky, ale i plyny.

Protože půda pokrývá značnou část hospodářsky a sociálně využitelného prostoru Země (a našeho státu), je nutně předmětem střetu zájmů různých odvětví. Nároky odvětví na prostor jsou zároveň nároky na půdu.

Zachování půdy a ochrana jejich funkcí má potom klíčovou úlohu v ochraně životního prostředí, neboť jen v ekologicky stabilní krajině je možné využít podmínek přirozené produkční schopnosti půdy pro využití člověkem. Z tohoto pohledu je nutné zdůraznit, že i když zásadní opatření k ochraně půdy musí vykonávat její majitelé nebo uživatelé, je to zároveň i věc celé společnosti, jak to vyplývá z dvojího charakteru půdy.

Je potěšitelné, že navrhovaný nový zákon na ochranu půdy definuje práva a povinnosti vlastníků či uživatelů a jednotlivých orgánů státní správy, určuje poplatky a sankce za porušení povinností i náhradu nákladů vyplývajících z povinnosti ochrany půdy.

tags: #environmentální #funkce #půdy

Oblíbené příspěvky:

• Lesní ekosystém pro čtvrtáky
• Zveřejňování emisí dat
• Vlasy po smrti
• Dopady světelného znečištění v Děčíně
• Organizace ekologického zemědělství