Rozhovor – Půda: živoucí poklad pod nohama

Co je to půda?

Půda je komplexní, dynamická a živá hmota, kterou lze považovat za živoucí kůži Země. Skládá se z minerálních a organických složek a také ze vzduchu a vody. Pokud budeme mluvit obecně, minerální část se skládá z částic, jako je písek, bahno a jíl, obsahující různé chemické složky, zatímco organické složky pocházejí z živých organismů, včetně rostlin, bakterií, hub, živočichů a jejich zbytků.

Půda je důležitým zdrojem biologické rozmanitosti. V půdě se vyskytuje zhruba čtvrtina až třetina všech organismů. Do biologické rozmanitosti půdy můžeme řadit organismy sahající od mikroskopicky malých bakterií a hlístic, po chvostoskoky, roztoče, stonožky, žížaly, krtky a myši. Každá z těchto skupin je druhově bohatá. Například v samotném Německu existuje 50 různých druhů žížal, o kterých víme. Ve skutečnosti je na určitém místě rozmanitost života v půdě často výrazně vyšší než nad zemí. Běžně citovaným číslem je, že jeden krychlový metr lesní půdy může obsahovat až 2 000 bezobratlých druhů.

K čemu dochází v půdním ekosystému?

Jednotlivé půdní ekosystémy se v podstatných ohledech liší, zejména na úrovni mikrostanovišť. Půda obsahuje velmi různorodá stanoviště, konkrétně půdní povrch, objemnou podzemní půdu a pórovitý prostor, přičemž každý z nich je domovem různých organismů. Například většina organismů žijících v půdě je velmi závislá na půdních pórech a žije v nich. Tyto póry mohou být naplněny vzduchem nebo vodou a v každém z nich žijí různé skupiny organismů.

Na půdní stanoviště lze nahlížet i jinak. Například existují mikroskopické mezní vrstvy mezi částicemi půdy a oblastí s vysokou biologickou aktivitou, včetně rhizosféry, v níž se nacházejí kořeny rostlin, nebo drilosféry v okolí žížalích chodeb. Velmi důležité je také prostorové měřítko.

Přesto všechny tyto druhy žijí v jednotlivých mikrostanovištích společně a vstupují do vzájemných vztahů ve společenství, které se nazývá půdní biom. Například pro sebe navzájem mohou představovat potravu, nebo trus jednoho druhu poskytuje živiny pro ostatní. Tyto vzájemné vztahy v půdním biomu jsou nezbytné pro funkce půdy, které nakonec poskytují ekosystémové služby.

Jaké služby půda poskytuje?

Z nejznámějších příkladů důležitých pro ekosystémové služby lze uvést dva – strukturu půdy a organické složky půdy. Struktura půdy[i] je určována tím, jak jsou různé částice uspořádány v půdní matrici. V půdě nalezneme kombinaci větších a menších shluků půdních částic, pórů naplněných vzduchem a vodou atd. Půdní druhy mohou na strukturu půdy přímo působit. Například žížaly prostřednictvím zavrtávání se přeskupují své okolí a mění tak strukturu půdy. Některé z těchto změn mohou spočívat v tvorbě nových pórů a uzavírání jiných, v zahušťování některých částí nebo v dodávání nových zdrojů potravy pro půdní organismy. Žížaly jsou považovány za ekosystémové „inženýry“, protože mohou půdu výrazně rozbrázdit.

Struktura půdy je také klíčovým faktorem v koloběhu vody. Sehrává úlohu při určování množství vody, které může půda zachytit a zadržet, do jaké míry ji čistí a jak může tato voda vyživovat rostliny atd. Představte si, že by půda nemohla zadržovat nebo čistit vodu – co by to znamenalo pro zemědělství, záplavy nebo naše zdraví.

Druhým příkladem je koloběh živin, jehož součástí je to, jaké množství organických složek půdy, tj. uhlíku, dusíku a fosforu, se v půdě zachycuje a ukládá. Všechen uhlík vstupující do půdy je organický a je základem potravinové sítě v půdě. Části rostlin, jako jsou listy a špičky kořenů, jsou organismy žijícími v půdě nejdříve rozloženy na jednodušší sloučeniny, které poté mohou být znovu využity rostlinami. Při poměrně složitém vícestupňovém procesu různé organismy rozkládají to, co bývalo odumřelým listím nebo větvemi, a přeměňují jej na anorganické sloučeniny, které jsou rostliny schopné zachytit a použít. Zhruba 90 % spadaného listí v lesích zpracovávají stonožky, žížaly a svinky. Bez těchto organismů bychom se „topili“ ve spadaném listí.

Existují půdní bakterie, které přeměňují atmosférický dusík na minerální dusík, který je nezbytný pro růst rostlin. Houby přenášejí živiny půdou z jednoho místa na druhé. Všechny tyto mikrobiální procesy jsou regulovány pastvou větších zvířat, jež se těmito mikroby živí. Tyto bohaté a komplexní vzájemné vztahy musíme vnímat jako samotnou podstatu dobře fungujícího systému, který nám následně poskytuje výše uvedené ekosystémové služby.

Zdravé půdy nám skutečně poskytují širokou škálu výhod. Například koloběh živin má klíčový význam pro produkci potravin a vláken. Existují také jasné vazby na koloběh vody. Při změně nebo porušení struktury půdy dochází k ovlivnění schopnosti půdy čistit, zachytávat a zadržovat vodu. Například zhutnění nebo zakrývání půdy může vést k většímu počtu záplav.

V laboratořích se izolují enzymy půdních mikrobů s cílem zjistit, jak mohou být využity v průmyslu. Tyto enzymy mohou například nahradit chemické látky v papírenském průmyslu. Podobně farmaceutický průmysl využívá půdní bakterie při vývoji léčivých přípravků, včetně penicilinu[ii] a streptomycinu[iii].

Máme dostatek poznatků o biologické rozmanitosti půdy?

Biologie půdy je poměrně mladým výzkumným oborem. Kromě toho je půda tajemným prostředím, které lze pozorovat jen obtížně. Navzdory tomu máme sklon podceňovat množství poznatků, které máme. V Evropě obecně dobře rozumíme tomu, které skupiny organismů se v půdě vyskytují a které jsou hlavními základními druhy v půdě. Relativně dobře chápeme, jaké faktory působí na biologickou rozmanitost, a také v základních obrysech chápeme, jak využívání půdy ze strany člověka ovlivní biologickou rozmanitost půdy. Existuje mnoho zdrojů informací o půdě, včetně Evropského atlasu biologické rozmanitosti půdy[iv] vypracovaného Společným výzkumným střediskem a francouzského Atlasu půdních bakterií[v].

Ke sledování změn v čase však potřebujeme časové řady s daty o biologické rozmanitosti půdy. Časové řady, které máme k dispozici, jsou často k dispozici pro chráněné přírodní oblasti, a u nich vidíme, že biologická rozmanitost půdy je obvykle udržována a zachována. Velká část v současnosti prováděného sledování půdy se navíc zaměřuje pouze na chemické sloučeniny. Spolu se znečišťujícími látkami musíme také sledovat další parametry a pochopit, jak změna klimatu nebo různé způsoby zemědělské produkce ovlivňují biologickou rozmanitost půdy a různé funkce půdy. Po celé Evropě se uskutečnilo mnoho studií, ale poznatky nebyly shromážděny tak, aby bylo možné stanovit základní hodnoty v celé Evropě.

Půda obecně a zejména pak biologická rozmanitost půdy jsou místně velmi specifické. Účinná opatření proto často vyžadují podrobné informace pro danou oblast. Nejde přitom pouze o biologickou rozmanitost, rozložení druhů a jejich vzájemné vztahy, ale také například o dopady lidské činnosti a změny klimatu v dané oblasti.

Jakým hlavním hrozbám v současnosti biologická rozmanitost půdy čelí?

Existuje mnoho hrozeb, včetně kontaminace spojené s naším způsobem využívání půdy. Například pesticidy, herbicidy a další chemické látky spojené s intenzifikací zemědělství ovlivňují rozložení druhů a poškozují biologickou rozmanitost půdy. Mezi další hrozby patří fyzické změny, jako je zhutnění a zakrývání půdy, tedy pokrytí půdy umělým povrchem, jako je beton nebo asfalt. Zhutnění snižuje pórovitost půdy a má dopad na druhy žijící v pórech, zatímco zakrytí půdy omezuje přísun uhlíku a vody do půdy a také omezuje rovnoměrný výskyt druhů.

Rovnoměrný výskyt půdních druhů je často přehlížen vzhledem k jeho malému měřítku a jelikož se jedná o relativně pomalý proces. V dlouhodobé perspektivě se ve skutečnosti jedná o velmi aktivní šíření v krajině, což umožňuje vysokou úroveň biologické rozmanitosti půdy. Pokud snížíme biologickou rozmanitost na úrovni krajiny nad zemí monokulturami a homogenizací krajiny, riskujeme také ztrátu biologické rozmanitosti v půdě.

Dopady související se změnou klimatu, jako jsou významné změny v množství srážek (sucho nebo záplavy), mohou také ovlivňovat biologickou rozmanitost půdy. Rok 2018 byl tak teplý a suchý, že jsme na některých našich terénních pracovištích pozorovali 90–95% úbytek půdních bezobratlých živočichů. Pokud neustále snižujeme druhovou rozmanitost, může to mít dopady na všechny tyto činnosti půdy.

Jaká opatření se přijímají za účelem ochrany půdy v Evropě?

Existuje úsilí a iniciativy na celosvětové a evropské úrovni zaměřené na ochranu půdy, jako je Globální partnerství v oblasti půdního hospodářství[vi], jakož i politiky a směrnice EU. Podle mého odhadu se jedná alespoň o 18 směrnic, včetně společné zemědělské politiky. Zaměřují se na širokou škálu oblastí od snižování emisí znečišťujících látek a udržitelného využívání půdy po zvyšování povědomí. Lepší provádění těchto politik a směrnic by pro biologickou rozmanitost půdy jistě znamenalo krok správným směrem. V terénu lze přijmout mnoho opatření, například snížit používání hnojiv a pesticidů a zavést na zemědělské půdě zásady správné zemědělské praxe.

Téměř polovina cílů udržitelného rozvoje je spojena s půdou. Od pitné vody a zmírňování změny klimatu po vymýcení hladu – bez zdravé půdy těchto cílů udržitelného rozvoje nebude dosaženo.

David Russell

Oddělení půdní zoologie, odbor mezofauny

Senckenbergovo přírodovědné muzeum, Görlitz, Německo