Ekologie půdy a její význam pro životní prostředí

Ekologie půdy je moderní učebnice určená vysokoškolským i středoškolským studentům, učitelům základních a středních škol i odborníkům v oblasti ekologie a životního prostředí. Jejím cílem je podat ucelenou představu o půdě jakožto součásti suchozemského ekosystému a prostředí pro život organizmů. Ukazuje nejdůležitější procesy nezbytné pro existenci a funkci ekosystémů, jejich vzájemnou provázanost a závislost na podmínkách půdního prostředí i funkci společenstev půdních organizmů.

Půda jako základ života

Na půdu se často díváme jako na samozřejmost, je tu a vždycky bude. Ale půda je půdou jedině tehdy, když funguje, když se dokáže vlastními silami obnovovat. A k tomu potřebuje být živá. Obývá ji obrovské množství živočichů a mikroorganismů, které svou činností umožňují růst rostlin i recyklaci rostlinného opadu. A jedině zdravá půda v sobě zadrží vodu.

O tom, kdo žije v půdě a jak to ovlivňuje to, co vidíme z půdy růst, jsme si povídali s půdní bioložkou Hanou Šantrůčkovou. Hana Šantrůčková je profesorka ekologie, půdní bioložka a od roku 2019 děkanka Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Dlouhodobě se věnuje výzkumu půd v Česku, hlavně v Národním parku Šumava, ale i ve světě. Významně přispěla k poznání dynamiky tvorby půdní organické hmoty, která je klíčem k pochopení procesů řídících produkci CO2 z půdy nebo naopak akumulaci uhlíku v půdě.

Jako členka Rady Národního parku Šumava a posléze stínové vědecké rady se podílela na propagaci myšlenky bezzásahovosti v horských smrčinách ve vrcholových partiích parku po proběhlých orkánech a následné kůrovcové kalamitě.

Proč je půda důležitá?

Protože hydroponie půdu nenahradí. Kromě toho tu půda není jenom pro získávání naší potravy. Půda má mnoho dalších funkcí, potřebujeme ji jako životní prostředí, a nemůžeme bez ní přežívat. Bez půdy nebudou rostliny, nebude se vyměňovat vzduch v atmosféře. Půda je základ života.

Čtěte také: Co je ZPF a proč je důležitý?

Složení půdy

Půda je hrozná špína (smích). Je to směsice tří různých prostředí. Je to směs atmosféry, protože v půdě je vzduch, hydrosféry, protože v půdě je voda, a litosféry, protože v půdě jsou horniny a minerální částice. A všechny tyto tři složky jsou promíchané s organickou hmotou. To je základní substrát, který musí být osídlen organismy. Půda se dá přirovnat k továrně, kde pracuje spousta organismů, které dělají půdu půdou. Je to směs živé a neživé složky, a bez té živé složky půda přestane fungovat.

Živá složka půdy

Živiny se do půdy uvolňují zvětráváním a biologickým rozkladem organické hmoty. Zatímco zvětrávání je pomalé, biologický rozklad je rychlý - během jednoho roku se do půdy vrátí velká část živin spotřebovaných rostlinami. Pokud by půda byla bez živé složky, rostliny by postupně odčerpávaly živiny. Jejich opad by se ale téměř nerozkládal, živiny by se do půdy nevracely dost rychle a půda by se postupně vyčerpávala. Roli půdních organismů by musel nahradit člověk hnojením. Vlastně by rostliny pěstoval v jakési hydroponii a už jsme si řekli, že to je dlouhodobě neudržitelné. Půda by se neobnovovala, byla by pouhým substrátem. Kromě toho by se všude hromadil rostlinný i živočišný odpad.

Půdní „továrna“ pracuje tak, že živé organismy neustále konzumují organické zbytky, hlavně rostlinnou biomasu. Tráví jí, částečně ji zabudují do svého těla, částečně ji vyloučí v nových organických sloučeninách, částečně ji zmineralizují a uvolní živiny zpátky pro rostliny. Je to rychlá recyklace, bez které by rostliny nemohly žít. To se v půdě děje každou minutu nebo hodinu a rostlina má kontinuální přísun živin.

Funkce půdy

Hydroponické skleníky pěstují rostliny namísto půdy v substrátu, který rostlině zajišťuje upevnění a dodávání vody a živin. Tohle člověk může těžko velkoplošně nahradit. A pokud by to nahradil, tak za cenu obrovských nákladů. A přitom by zajistil jen jednu funkci půdy - pěstování rostlin. Ale nenahradil by všechny ostatní funkce, které jsou neméně důležité. Recyklace živin a rozklad organických látek, čištění a distribuce vody v krajině, životní prostředí pro obrovskou škálu organismů.

Rozklad organické hmoty a vůbec veškerých zbytků napomáhá tvorbě stabilní půdní organické hmoty, která má zásadní význam pro tvorbu půdní struktury, pomáhá zmírnit kolísání půdní kyselosti a pomáhá zadržovat pro rostliny dostupné živiny i vodu. Zadržování vody je jedna z nejdůležitějších funkcí. Problémy povodní a sucha souvisí s tím, že máme velké procento chudých půd, které nejsou schopné zadržovat vodu. Schopnost půdy zadržovat vodu souvisí s přísunem organické hmoty, s funkcí půdních organismů, které jsou schopné tu organickou hmotu přeměnit, zapracovat do půdy a udělat z půdy jakousi houbu, která může vodu nasáknout. A potom ji zase postupně uvolnit. Jako to známe u houby na mytí.

Čtěte také: Půdy v okolí Kutné Hory

Představte si velké území, třeba povodí, na které spadne určité množství srážek. Pokud máme kvalitní půdy s vysokým obsahem kvalitní organické hmoty a dobrou strukturou, velká část srážek se zadrží v půdě, a jen malá odteče povrchovým nebo podpovrchovým odtokem. Pokud jsou půdy chudé a porost na nich nezapojený, voda z velké části steče do řek a my ji pak chytáme až dole na spodním toku na přehradě. Tady mám na mysli běžné srážky. Pokud přijde přívalový déšť, kdy během pár desítek minut spadne tolik srážek, jako za celý měsíc i více, tak vodu nezadrží sebelepší půda. Pokud je ale půda kvalitní se zapojeným porostem, steče voda, ale nesmyje se povrchová vrstva půdy a jsme uchráněni přívalů bahna pod svahem.

Řešením je vodu pokud možno zadržet tam, kde spadla. To znamená udržet kvalitní půdu, mít porosty, které zadrží dost vody, budovat remízky. Meze mezi poli, které mají pomáhat zadržet srážkovou vodu v místě, kde spadla, nebo blízko něj.

Chudé půdy

Chudé půdy jsou půdy s nedostatkem živin dostupných pro rostliny. Půda zchudne tak, že se ochudí o organickou hmotu. Ta vytváří spolu s minerálními částicemi jakési drobty, odborně jim říkáme agregáty. Jsou to slepence minerálních částic a organického materiálu a na jejich vzniku mají lví podíl půdní organismy. Agregáty jsou plné pórů, jako ta houba na mytí, ve kterých se může zadržet nejen voda, ale i živiny. V chudé půdě chybí stabilní agregáty, bohatá půda je naopak má, obsahuje dostatečné množství živin dostupných pro rostliny.

Minerály nebo horniny mají v sobě spousty prvků. Ale rostlina na ně „nedosáhne“, protože si je nedokáže z chemických vazeb uvolnit. V agregátech jsou seskupené velmi jemné částice, minerální i organické, a ty vytvářejí tzv. půdní sorpční komplex, který je schopný zadržet živiny v dostupné formě pro rostliny. Představte si to tak, že malá částečka půdy má na sobě náboj, v našich podmínkách většinou záporný. Přitahuje k sobě kladně nabité živiny, jako jsou například draslík, hořčík a vápník. Tyto živiny se na jejím povrchu tak jakoby „mrní“ - v tenoučké povrchové vrstvě a pohybují se sem a tam, z půdy se nemohou odplavit, ale současně zůstávají dostupné pro rostliny. Vysoká sorpční kapacita půd a její nasycenost živinami je základem kvalitní a úrodné půdy.

V hrudkách půdy je prostor pro půdní vzduch i vodu. I díky tomu tam mohou žít půdní organismy, které potřebují dýchat. A spousta z těch miniaturních je odkázána na vodu, aby se mohli přesouvat z místa na místo.

Čtěte také: Ekologické využití a půdní vlhkost

Kvalitní půda

Kvalitní půda je tedy ta, která obsahuje dostatečné množství organické hmoty a je oživena dostatečným množstvím půdních organismů, které neustále organickou hmotu znovu vytvářejí, recyklují, připravují vhodné prostředí pro rostliny a umožňují zadržení vody a udržitelný život.

Přirozeně kvalitnější, chcete-li lepší půdy jsou v nížinách, méně kvalitní v podhorských oblastech a ještě horší v horách. Je to dáno podmínkami prostředí, ve kterých se půda tvoří. A nejkvalitnější půda v podhorské oblasti nikdy nedosáhne kvality půdy v nížině. Takže se může stát, že ze srovnání intenzivně obhospodařovaného kukuřičného pole v nížině s přirozenou loukou v podhůří vyjde lépe kukuřičné pole v nížině a přitom jeho půda už bude v daných podmínkách prostředí klasifikována jako poškozená a luční půda bude té nejlepší kvality, která může v podhůří být.

Zaměřme se na jednu oblast, třeba v podhůří. Nejchudší půda bude na poli. Protože kromě toho, že se do něj v dnešním způsobu hospodaření nedodává dostatek organické hmoty, tak se aplikuje i mnoho pesticidů, které snižují diverzitu a množství půdních organismů, které trpí nedostatkem potravy, organické hmoty. Navíc se na svažitých půdách připojuje v nezapojeném porostu problém povrchového smyvu půdy. Potom to bude paseka, kde se při kácení porušily povrchové vrstvy půdy. V lesní půdě je nejvíc organické hmoty nahromaděno v povrchových vrstvách. Pod nimi jsou minerální horizonty, které jsou relativně chudé. Když se při kácení organická vrstva stáhne, zůstane chudší a organismy méně osídlená vrstva půdy, která je navíc vystavena velkému slunečnímu záření, přehřívání i nadměrnému vysychání. Podobně jako na poli v nezapojeném porostu nastává problém povrchového smyvu půdy a rychlého odtoku vody.

Stromy byly vykáceny a odvezeny a paseka vyfrézovaná. Povrchová vrstva půdy bohatá na organickou hmotu byla narušena a zůstala chudší a organismy méně osídlená vrstva půdy, která je navíc vystavena velkému slunečnímu záření, přehřívání i nadměrnému vysychání. To povede k rychlému odtoku vody, obtížněji se tu bude tvořit nový porost.

Nejlepší situace bude v lese, kde je povrch půdy zastíněný porostem, takže se tolik nepřehřívá a povrchové horizonty bohaté na organickou hmotu zůstanou neporušeny. Organická hmota v povrchových horizontech se činností půdních organismů rozkládá a je zdrojem dalších živin pro rostliny. Kromě toho chrání podpovrchové horizonty půdy a obohacuje je živinami, které se uvolní činností půdních organismů.

Rozdíly mezi půdami

Ano, jsou jiné co do množství i druhového a funkčního složení. Vezměme si příklad půdních živočichů. Na intenzivně obhospodařovaném poli je malá druhová diverzita i velice malé zastoupení makrofauny. Ta téměř vymizí mimo jiné také tím, že se pole mechanicky obhospodařuje. Představte si například žížaly, které jsou pro tvorbu půdy velmi důležité - také se nazývají ekosystémovými inženýry. Doslova se prokousávají půdou, promíchávají ji a tvoří v půdě soustavu chodbiček. Když pole každoročně zořete, tak žížalí „paláce“ zničíte. Proto žížal na intenzivně obhospodařovaném poli moc nenajdete. Žížaly najdete na louce nebo v listnatém lese. Téměř chybí v jehličnatých monokulturách. Ne snad proto, že by se zde mechanicky rozrušoval půdní profil, ale proto, že půdy jehličnatých lesů jsou půdy hodně kyselé, což žížaly nemají rády. Funkci žížal sice mohou částečně převzít jiní živočichové, ale úplně ji nenahradí.

Hledáte žížaly? Jděte na louku nebo do listnatého lesa. V případě půdních mikroorganismů na poli najdete převahu bakterií nad houbami. Zjednodušeně řečeno je to tím, že mechanické narušování půdního profilu potrhá houbová vlákna a také tím, že bakterie jsou rozmanitější a flexibilnější a tím se lépe přizpůsobí proměnlivým či nepříznivým podmínkám prostředí. V lese naopak najdete více hub než bakterií jednak proto, že houby jsou tolerantnější k půdní kyselosti, která je charakteristická pro lesní půdy, jednak proto, že mnoho tzv. mykorhizních hub je vázáno na symbiotické soužití s kořeny rostlin, jinými slovy houby a rostliny se vzájemně podporují. Mykorhizní houby rostlině posílají vodu z prostor, kam kořeny rostlin neproniknou a živiny, které uvolní rozkladem organické hmoty. Prostřednictvím houbových vláken mohou být rostliny dokonce propojeny a vzájemně si živiny přeposílat.

A druhová diverzita souvisí s diverzitou funkční. Čím méně máte druhů, tím méně funkcí je v půdě zachováno. Na poli proto musí člověk funkci organizmů nahrazovat.

Udržitelné hospodaření

Zemědělská půda je půda, na které člověk pěstuje plodiny. Člověk tedy snižuje diverzitu rostlin, protože potřebuje vypěstovat množství určité potravy. Musí půdu čas od času zorat, aby promíchal horizonty. A tím také sníží diverzitu organismů. Na poli se sklízí plodiny a člověk s úrodou odveze část živin, které rostlina z půdy odčerpal. V zemědělských ekosystémech je vlastně přirozené, že člověk nahradí část funkce ekosystému. Ale musí to dělat udržitelným způsobem. Nemůže to dělat tak, že odveze všechno a půdě vrátí jen minimum. Musí zachovat schopnost ekosystému obnovovat se vlastními silami. Tomu říkáme udržitelný způsob hospodaření. Hospodařit tak, aby se zachovalo maximum funkcí půdy s tím, že člověk získá potřebné množství potravy. Hospodaření by tedy nemělo jít cestou maximalizace, ale optimalizace.

Vliv hospodaření v lesích

Probíhá to podobně i v lesích? Protože v hospodářských lesích se sklízí stromy podobně jako plodiny na polích. Člověk během svého života nevidí obměnu několika generací stejného lesa. Na kvalitě půd se ale vliv dlouhodobého hospodářského využití lesa poznáme. Především ve střední Evropě, kde osídlení je v podstatě prehistorické a činnost člověka byla spojená s klučením a vypalováním lesů, jejich využívání k pastvě. V lesích se sklízela hrabanka jako podestýlka pod zvířata, někdy i k topení, z lesů se odebíralo klestí, aby lidé měli čím topit, a tohle všechno lesní půdy ochuzovalo. V současné době máme hlavně v horských oblastech půdy v dost špatném stavu. Nebylo by ale objektivní říci, že je to dáno jenom činností člověka. Souvisí to s tím, že horské půdy jsou přirozeně chudé. A aby to nebylo tak jednoduché, tak se k vlivům člověka, které jsem zmínila už výše, přidal ještě spad síry a dusíku z atmosféry, který je spojený s industrializací a dopravou.

Se zvyšováním dopravy a průmyslové výroby se zvyšovaly emise síry a dusíku do atmosféry, kde sloučeniny síry a dusíku reagují s vodní párou, vznikají sírany a dusičnany, které padají v dešťových srážkách na povrch půdy a zvyšují její kyselost. Tenhle vliv byl nejmarkantnější v horských oblastech. Třebaže nepoškodil lesy přímo, jak se tomu stalo v Krušných horách, tak tím, že spad kyselých depozic působil dlouhodobě, od průmyslové revoluce až do 90. let 20. Zvýšila se kyselost půdy, tím se vyplavily živiny a snížilo osídlení půdy organismy. Některé půdní organismy tu kyselost nesnesou. Buď odumřely, nebo přešly do klidových stádií a již neplní svou funkci. Z měření kvality půd v České republice, které jsme prováděli s Ústavem pro ekologii lesa (IFER), nám vyšlo, že tři čtvrtiny lesních ploch v ČR mají půdy ochuzené a okyselené.

Obnova půdy

Vegetace se po kyselých deštích obnovila, půda ale zůstává kyselá dodnes. Tři čtvrtiny lesních půd obsahují málo živin a mají nízkou schopnost vázat živiny na sorpčních komplexech. Kdybychom je změnili v zemědělskou půdu, budou to neúrodné půdy. Stav lesních půd napovídá, že bychom se měli tam, kde je to jen trochu možné, vyhnout holosečím, minimalizovat poškození organických horizontů, v nichž je většina dostupných živin, a neměli bychom odvážet veškerou biomasu. Tak nebudeme hendikepovat rozvoj budoucího lesa. Stav lesních půd není nijak optimistický, ale nechci vyvolávat paniku. Lesy vždycky vznikaly na chudších půdách v marginálních oblastech, kam se člověk s hospodařením nedostal.

tags: #pudni #ekologie #santruckova

Oblíbené příspěvky:

• Řešení problémů Alfa Romeo
• Kontejnery na tříděný odpad Chomutov
• Tipy pro výběr odpadkového koše
• Sankce za ohrožení v provozu
• Ochrana čolků v České republice