Intervija — Augsne: dzīvie dārgumi zem mūsu kājām

Kas ir augsne?

Augsne ir sarežģīts, dinamisks un dzīvs organisms, ko var uzskatīt par Zemes dzīvo ādu. To veido minerāli un organiskas sastāvdaļas, kā arī gaiss un ūdens. Runājot ļoti plaši, minerālu sastāvdaļās ir daļiņas, piemēram, smiltis, sanesas un māls, kuru sastāvā ir dažādi ķīmiskie komponenti, bet organiskās sastāvdaļas rodas no dzīviem organismiem, tostarp augiem, baktērijām, sēnēm, dzīvniekiem un to atliekām.

Augsnes ir svarīgas bioloģiskās daudzveidības krātuves. Augsnē ir atrodama aptuveni viena ceturtā līdz viena trešā daļa no visiem organismiem. Augsnes bioloģiskā daudzveidība var ietvert organismus no mikroskopiski mazām baktērijām un nematodēm līdz kolembolām, ērcēm, tūkstoškājiem, sliekām, kurmjiem un pelēm. Katrai no šīm grupām ir daudz sugu. Piemēram, Vācijā vien ir 50 dažādas zināmas slieku sugas. Faktiski augsnes dzīves daudzveidība bieži ir ievērojami lielāka nekā tajā pašā vietā virs zemes. Bieži tiek minēts, ka viens kubikmetrs meža augsnes var saturēt līdz 2000 bezmugurkaulnieku sugu.

Kas notiek augsnes ekosistēmā?

Augsnes ekosistēmas ievērojami atšķiras, jo īpaši mikrodzīvotņu līmenī. Viens un tas pats augsnes gabals ietver ļoti atšķirīgas dzīvotnes, t. i., augsnes virsmu, lielāko augsnes daļu zem zemes un poras. Katrā no tām dzīvo dažādi organismi. Piemēram, vairums augsnē dzīvojošo organismu ir ļoti atkarīgi no augsnes porām un dzīvo tajās. Tās var būt pildītas ar gaisu vai ūdeni, un katrā no tām var dzīvot dažādas organismu grupas.

Var arī citādi aplūkot augsnes dzīvotnes. Piemēram, pastāv mikroskopiski robežslāņi starp augsnes daļiņām, kā arī bioloģiskie centri, ietverot rizosfēru, kur atrodas augu saknes, vai drilosfēru ap slieku ejām. Teritoriālais mērogs arī ir ļoti svarīgs.

Tomēr visas šīs sugas visās šajās mikrodzīvotnēs dzīvo kopā un mijiedarbojas tā dēvētajā augsnes biomā. Piemēram, tās var baroties viena ar otru, vai vienas sugas izkārnījumi var nodrošināt barības vielas citai sugai. Šī mijiedarbība augsnes biomā ir būtiska augsnes funkcijām, kas savukārt nodrošina ekosistēmas pakalpojumus.

Kāda veida pakalpojumus nodrošina augsne?

Augsnes struktūra un augsnes organiskā viela ir divi vislabāk zināmie piemēri, kas ir svarīgi ekosistēmu pakalpojumiem. Augsnes struktūra[i] ir veids, kādā dažādas daļiņas ir sakārtotas augsnes matricā. Augsne sastāv no augsnes daļiņu, ar gaisu un ūdeni pildītu poru u. tml. lielāku un mazāku agregātu kombinācijas. Augsnē dzīvojošās sugas var tieši ietekmēt augsnes struktūru. Piemēram, sliekas, veidojot ejas, pārvieto augsnes sastāvdaļas un tādējādi maina tās struktūru. Dažas no šīm izmaiņām var ietvert jaunu poru veidošanu un citu noslēgšanu, padarot dažas augsnes daļas blīvākas vai nodrošinot augsnē dzīvojošajiem organismiem jaunus pārtikas avotus. Sliekas tiek uzskatītas par ekosistēmu inženieriem, jo tās patiešām var sajaukt augsni.

Augsnes struktūra ir arī viens no svarīgākajiem faktoriem ūdens ciklā. No tās ir atkarīgs, cik daudz ūdens augsne var uzsūkt un uzņemt, kā tā attīra ūdeni, kā šis ūdens var nodrošināt barības vielas augiem u. tml. Iedomājieties, kā tas ietekmētu lauksaimniecību, plūdus vai mūsu veselību, ja augsne nespētu uzņemt vai attīrīt ūdeni.

Otrs piemērs ir barības vielu aprite, kas nosaka to, cik daudz augsnes organiskās vielas, t. i., oglekļa, slāpekļa un fosfora, uzsūc un uzkrāj augsnē. Oglekļa daļa augsnē ir tikai organiskas vielas, kas ir augsnes barošanās tīkla pamatā. Organiskie savienojumi, piemēram, lapas un sakņu gali, augsnē dzīvojošajiem organismiem jāsadala vienkāršākos savienojumos, tikai tad tos var izmantot augi. Diezgan sarežģītā vairāku posmu procesā dažādi organismi viens pēc otra sadala mirušās lapas vai zarus un pārvērš tos neorganiskos savienojumos, kuri ir piemēroti tam, lai tos uzņemtu/izmantotu augi. Tūkstoškāji, sliekas un mitrenes apstrādā aptuveni 90 % no meža lapu pakaišiem. Bez šiem organismiem mēs nosmaktu lapu pakaišos.

Pastāv augsnes baktērijas, kas pārvērš atmosfēras slāpekli minerālajā slāpeklī, kurš ir svarīgs augu augšanai. Sēnes pārnes barības vielas augsnē no vienas vietas uz citu. Visus šos mikrobiālos procesus regulē lielāku dzīvnieku ganīšanās un to barošanās ar šiem mikrobiem. Mums šī bagātīgā un sarežģītā mijiedarbība ir jāuzskata par pamatu labi funkcionējošai sistēmai, kas pēc tam mums nodrošina iepriekš minētos ekosistēmu pakalpojumus.

Faktiski veselīgas augsnes mums nodrošina plašu ieguvumu klāstu. Piemēram, barības vielu aprite ir svarīga pārtikas un šķiedrvielu ražošanā. Pastāv arī skaidra saikne ar ūdens ciklu. Ja augsnes struktūra tiek mainīta vai iznīcināta, tiek ietekmēta augsnes spēja attīrīt, uzsūkt un uzkrāt ūdeni, piemēram, augsnes sablīvēšanās vai nosegšana var radīt lielākus plūdus.

Laboratorijās tiek izolēti augsnes mikrobu fermenti, lai noskaidrotu, kā tos var izmantot rūpniecībā. Piemēram, šie fermenti var aizstāt ķīmiskās vielas, piemēram, papīra rūpniecībā. Farmācijas nozarē rīkojas līdzīgi un izmanto augsnes baktērijas zāļu, piemēram, penicilīna[ii] un streptomicīna[iii] izstrādē.

Vai mūsu zināšanas par augsnes bioloģisko daudzveidību ir pietiekamas?

Augsnes bioloģija ir diezgan jauna pētniecības joma. Turklāt augsne ir noslēpumaina vide, ko grūti novērot. Tomēr mēs savas zināšanas mēdzam novērtēt par zemu. Eiropā dominē laba vispārējā izpratne par to, kādas organismu grupas dzīvo augsnē un kādas sugas to galvenokārt veido. Mums ir samērā laba izpratne par to, kas veicina bioloģisko daudzveidību, kā arī pamatizpratne par to, kā cilvēku veikta augsnes izmantošana ietekmēs augsnes bioloģisko daudzveidību. Ir daudz informācijas avotu par augsni, ietverot Eiropas Augšņu bioloģiskās daudzveidības atlantu[iv], ko sagatavojis Kopīgais pētniecības centrs, un Francijas Augšņu baktēriju atlantu[v].

Tomēr, lai pārraudzītu izmaiņas laika gaitā, mums nepieciešamas augsnes bioloģiskās daudzveidības laikrindas. Esošās laikrindas bieži attiecas uz aizsargājamām dabas teritorijām. Tajās mēs varam redzēt, ka augsnes bioloģiskā daudzveidība parasti tiek uzturēta un saglabāta. Turklāt lielākajā daļā augsnes monitoringa, ko veic pašreiz, aplūko tikai ķīmiskos savienojumus. Līdz ar piesārņotājiem mums jāpārrauga arī citi parametri un jāsaprot, kā klimata pārmaiņas vai dažādas lauksaimniecības metodes ietekmē augsnes bioloģisko daudzveidību un dažādās to sekmētās augsnes funkcijas. Eiropā ir veikti daudzi pētījumi, taču zināšanas nav apkopotas tā, lai mums ļautu izveidot atskaites punktus visai Eiropai.

Augsne kopumā un jo īpaši augsnes bioloģiskā daudzveidība ir ļoti atkarīga no konkrētās vietas. Efektīvu pasākumu īstenošanai bieži ir vajadzīga detalizētāka un ar konkrēto vietu vairāk saistīta informācija ne vien par bioloģisko daudzveidību, sugu izplatību un mijiedarbību konkrētajā vietā, bet arī par, piemēram, cilvēku darbības un klimata pārmaiņu ietekmi šajā vietā.

Kādi šodien ir galvenie augsnes bioloģiskās daudzveidības apdraudējumi?

Pastāv daudz apdraudējumu, ietverot kontamināciju saistībā ar zemes izmantošanas praksi. Piemēram, pesticīdi, herbicīdi un citas ķīmiskās vielas, kas saistītas ar lauksaimniecības intensifikāciju, ietekmē sugu izplatību un kaitē augsnes bioloģiskajai daudzveidībai. Citi apdraudējumi ietver fiziskas izmaiņas, piemēram, sablīvēšanos un augsnes noslēgšanu, t. i., augsnes noklāšanu ar mākslīgām virsmām, piemēram, betonu vai asfaltu. Sablīvēšanās samazina poras, ietekmējot sugas, kas tajās dzīvo, bet augsnes noslēgšana pārtrauc oglekļa un ūdens ievadi augsnē un arī samazina sugu izkliedētību.

Augsnes sugu izkliedētību bieži ignorē nelielā apmēra un salīdzinoši lēnā procesa dēļ. Ilgākā laika posmā ainavā patiesībā norisinās ļoti aktīva izkliedēšanās, nodrošinot augstu augsnes bioloģiskās daudzveidības līmeni. Samazinot ainavas līmeņa bioloģisko daudzveidību virs zemes, audzējot monokultūras un nodrošinot ainavas homogenizāciju, mēs riskējam zaudēt bioloģisko daudzveidību arī augsnē.

Klimata pārmaiņu ietekme, piemēram, būtiskas nokrišņu daudzuma izmaiņas (sausums vai plūdi), arī varētu ietekmēt bioloģisko daudzveidību. Iepriekšējais, 2018. gads bija tik silts un sauss, ka dažos lauka objektos novēroja augsnes bezmugurkaulnieku skaita samazināšanos par 90–95 %. Ja mēs pastāvīgi samazinām sugu daudzveidību, var tikt skartas visas šīs augsnes darbības.

Kā Eiropā tiek aizsargāta augsne?

Tiek īstenoti globāli un Eiropas mēroga centieni un iniciatīvas ar mērķi aizsargāt augsni, piemēram, Globālā augsnes partnerība[vi], kā arī ES politika un direktīvas — saskaņā ar manām aplēsēm vismaz 18 direktīvas, ieskaitot kopējo lauksaimniecības politiku. Uzmanība tiek veltīta plašam jomu klāstam no piesārņojošo vielu emisiju samazināšanas un ilgtspējīgas zemes izmantošanas līdz izpratnes veidošanai. Šīs politikas un direktīvu labāka īstenošana noteikti būtu arī veiksmīgs solis uz priekšu saistībā ar augsnes bioloģisko daudzveidību. Praksē ir daudz darbību, ko var īstenot, piemēram, mēslošanas līdzekļu un pesticīdu izmantošanas samazināšanu un precīzās lauksaimniecības izmantošanu attiecībā uz lauksaimniecības augsni.

Gandrīz puse no ilgtspējīgas attīstības mērķiem (IAM) ir saistīti ar augsni, t. i., no tīra ūdens un klimata pārmaiņu mazināšanas līdz novērstam badam, jo bez veselīgas augsnes šos IAM nesasniegs.

David Russell

Augsnes zooloģijas departaments, Mezofaunas daļa

Zenkenberga Dabas vēstures muzejs, Gerlica, Vācija