Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Práce s krajinou a ekologie

Případ odkališť – ostrovních pustin
 |  5. 4. 1997
 |  Vesmír 76, 223, 1997/4

Václav Cílek dovede podpořit chuť experimentovat v terénu, kde není snadné dodržet podmínky standardního pokusu (Krajinná architektura, Vesmír 75, 158, 1996/3). Mám na mysli pokus badatelský, od nějž se čeká zobecnitelnost výsledků. V zmíněném případě jde spíš o tvůrčí vynalézavost v objevování estetické a funkční jedinečnosti. Tento typ práce s krajinou, kde cílem je pokud možno rychle zlepšit vzezření zpustošených území, se často předvádí na exkurzích vědeckých setkání Mezinárodní asociace pro krajinnou ekologii – např. zapojení bývalých štěrkových lomů do přírody v Dánsku, obnova vlhkých koniferových lesů v oblasti s přemnoženými bobry v Kanadě, udržování linie mořského pobřeží zničeného velkorybářstvím a zemědělstvím v Normandii, zásahy pro udržení rašelinišť a vřesovišť u jezer v severoanglických údolích aj. Jenže to, co je méně viditelné, ale přesto výrazně hýbe ekologií (ať už krajiny, ekosystému, společenstva...), je dlouhodobý sběr dat na trvalých plochách. Čím delší časová řada sledování příslušných parametrů, tím větší cenu má pro pochopení dynamiky ekosystémů, tedy i pro praktická řešení a předvídání vývoje. Student, kterému se podaří i nadále sledovat plochy zpracovávané v diplomové práci, může k stáru sklidit zmnohonásobené ovoce. Roku 1995 se u nás ustavila skupina pro dlouhodobý ekologický výzkum. Ta má v plánu stahovat do své informační sítě projekty, které studují ekologicky významné procesy.

S O. Rauchem jsme ve Vesmíru (60, 243, 1981/5) upozornili na to, že obvyklé způsoby rekultivací cizorodých podkladů v krajině bývají leckdy neúčinné – nejen v tom smyslu, že se nepodaří dosáhnout zamýšleného stavu, ale i proto, že sám tento cíl může být sporný. Také jsme napsali, že některé výseky takových umělých ekosystémů by stálo za to chránit. Jednak pro možnost studovat jejich spontánní biologické oživení a z poznání přirozených mechanizmů kolonizace odvozovat metody správy, jednak proto, že od počátku se stávají „ostrovními pustinami“ v kulturní krajině a slouží jako útočiště řadě živočichů a dalších organizmů.

Téma by se dalo podřadit obecnějšímu námětu v ekologii, jímž jsou biologické vztahy organizmů v extrémních podmínkách prostředí. Měli jsme „štěstí“ – pro dva základní typy odkališť se nám podařilo najít opuštěné plochy mimo provoz, které buď z ekonomických důvodů, anebo v očekávání, že jednou se s nimi bude dál manipulovat, zůstaly nerekultivovány. Zástupcem rudního odkaliště s kyselou reakcí navršeného (pyritického) koncentrátu se stala lokalita u někdejšího chvaletického dolu. Jeho jáma dnes slouží také jako odkaliště, konkrétně pro popílek z elektrárny poblíž labského přístavu. Zástupcem struskopopílkové skládky (s alkalickou reakcí) je odkaliště opatovické elektrárny v severovýchodním Polabí.

Ačkoli některé informace o kalojemech resp. odkalištích jsou uvedeny již v našem článku, zmiňme se, proč právě tyto cizorodé útvary v krajině zlákaly naši pozornost 01) . Po r. 1989 přestalo být tajemstvím, jak velké objemy toxických odpadů jsou umísťovány v otevřené krajině. Pro ČR se v té době uváděla produkce 320 tisíc tun, z čehož 55 % připadalo na skládky. Ukládání vedlejších produktů různých výrob do sedimentačních rybníků resp. odkalovacích nádrží vyděluje tyto uloženiny z ostatního spektra odpadů zejména pro specifickou technologii. Zvodnělé kaly jsou pod tlakem vedeny na cílovou plochu potrubím, které ústí svými výpustěmi po obvodu kalojemu, a když je nádrž plná, zvyšují se okrajové hráze o „patro“. Tím vzniká stupňovitá struktura tělesa, jež by po dosažení konečné kapacity mělo být podle předepsaných norem rekultivováno. Usazování kalu podmiňuje určité třídění materiálu, což je dobré pro terénního badatele – vytvářejí se pozvolné gradienty ekologických parametrů nebo do jisté míry předpovídatelné mozaiky, a to je rozdíl proti náhodně vršenému a rozmísťovanému materiálu výsypek a komunálních skládek. Díky uzavírání mnohých dolů se podíl hald hlušiny mezi odpady snižuje, zato podíl elektrárenských a jiných odkališť roste, mj. proto, že některá již opuštěná jsou opět uváděna do provozu.

Rudní chvaletické odkaliště související s otevřením povrchového lomu na pyrit r. 1952 bylo sledováno nejdéle, od počátku 70. let. Ve skutečnosti šlo o soustavu tří odkališť, z nichž první dvě byla postupně od konce 60. let vystavena pokusům o rekultivaci. Opakovaně se zplanýrováním svrchního bazénu ničil sled vegetačních fází určovaný vlhkostním gradientem zbytkové nádrže, jejích rákosin s hnízdními koloniemi racků a s počátečními stadii dřevinného porostu. Po dodání vrstvy zeminy trvalo několik let, než se upustilo od pěstování zemědělských kultur (pícnin, kukuřice) i lesnických zásahů (výsadba borovice lesní zanikla). Dnes jsou rozsáhlé plochy těchto dvou odkališť neprostupně zataženy třtinou křovištní (Calamagrostis epigeios) a některými dalšími bylinami, jejichž husté porosty blokují nástup náletových dřevin.

Poslední ze tří odkališť zůstalo v 80. letech tak, jak je skončená těžba opustila. V 90. letech ustal i maloplošný odběr materiálu pro keramické glazury. Tuto „zemi nikoho“, ráj pro ekology, nakonec pohltila bažantnice – už to nasvědčuje, že určitým seskupením živáčků se tu daří navzdory vysokým koncentracím těžkých kovů nebo extrémně nízkému pH.

Pohled na vegetační uspořádání na odkališti zhruba 15 let poté, co zmizel přísun vody rozplavující jedovaté látky, vnucoval první otázku: Čím je dána vegetační rozrůzněnost do různých vývojových sérií? Deset let zakreslování mikromap v trvalých čtvercích a měření růstu dřevinných semenáčků začíná ukazovat závislost kolonizace rostlinami na ekologických epizodách postihujících povrch odkaliště (opakované zasolování, přehřívání a přesychání). Série s nejvzrostlejším dřevinným patrem, zejména bříz, zahrnuje podklad se silně zastoupenými jílovými částicemi; vyšší vododržnost se projevuje v bylinném patře např. rákosem, jenž sem přesahuje ze dna bývalé nádrže. Sérii se souvisle zapojeným patrem mechorostů a lišejníků, řídkým bylinným zápojem a nízkým patrem dřevin charakterizuje opakované odumírání semenáčků po dosažení několikaletého věkového stadia, neustále se rozvolňuje porost, a to vše se opakuje. Ještě více blokované je stadium s převahou třtiny křovištní, kde semenáčky bříz, osik, vrb a vzácněji borovice lesní uhynou do 2 – 3 let. Vývoj ve všech těchto případech nejeví přímý směr, ale nepravidelné výkyvy.

Některé plochy ve zvýšených partiích odkaliště zůstaly i po půldruhé desítce let bez vegetace – úspěšným kolonizátorem byl pouze rumištní mech Ceratodon purpureus. Co bránilo kolonizaci rostlinami? Samotná toxicita, nedostatek živin, jiné faktory? Zajímavý byl pokus s vnesením stařiny trávy ze sousedních ploch a zdrsněním povrchu (nakladením větví) v řadě náhodně rozmístěných čtverců, které se do dvou let zazelenaly. Z toho je vidět, že už jistá mechanická zábrana zadržující semena hnaná větrem po hladkém povrchu a bariéra zmírňující mikroklima povrchu podpoří vzcházení semenáčků těch rostlin, které odolají chemickému stresu podkladu (povrchové teploty kolem 50 oC běžně ničí i semenáčky odolných trav, jež vyklíčily po dešti). Celulóza z rozkládající se stařiny navíc podpořila přísun živin a kondici přeživších jedinců pro vegetativní rozmnožování.

Jaká je vůbec rozmanitost druhů v rámci jednotlivých rostlinných skupin osídlujících naše odkaliště? Čím jednodušší typ organizmu, tím větší druhová rozmanitost – tak bychom mohli shrnout zatímní pozorování. Zatímco dřeviny spočítáme na prstech jedné ruky, bylin je nějaká ta desítka – ovšem s výraznou převahou jedné až tří. Mechorostů a lišejníků je už víc a hub jsou desítky (jen skupina půdních mikromycetů zahrnovala 101 druhů). U bezcévných rostlin tu byly popsány nové druhy a pro ČR zaznamenány prvovýskyty jinde popsaných.

Jaká je odolnost zástupců jednotlivých skupin vůči extrémním vlastnostem podkladu? Rozbory vzorků na některé těžké kovy v konci vegetační sezony ukázaly několikařádové rozdíly mezi koncentracemi prvků v pletivech. Obecně nejvyšší zátěž snášejí houby nebo organizmy s houbovou složkou (zde ryzec plstnatý – Lactarius pubescens, lišejník Cladonia nemoxyna). U kloboukatých hub tu byly zjištěny pro Mn největší hodnoty známé u hub ve světě, pro Ag a Cd to byly hodnoty největší ze všech zde zjištěných organizmů. Až o tři řády klesají koncentrace některých kovů, včetně těch, jež jsou charakteristické pro chvaletická odkaliště (Mn, Fe, Al), a to na konci následující řady, která navazuje na zmíněné zástupce hub a lišejníků: mech Ceratodon purpureus, rákos – Phragmites australis, třtina křovištní – Calamagrostis epigeios, topol osika – Populus tremula, bříza bělokorá – Betula pendula.

Které vzájemné vztahy mezi organizmy ovlivňují výběr kolonizátorů odkališť? Z celkového počtu 31 zjištěných druhů hub z chvaletického odkaliště bylo 17 ektomykorhizních, tedy s vazbou na kořeny přítomných dřevin. Rovněž intenzita infekce kořenů trávy vesikulo-arbuskulární mykorhizou (6 druhů hub) byla vyšší nebo srovnatelná jako na jiných podkladech silně ovlivněných lidskou činností. V kolísavě vysychajícím prostředí s velkou konkurencí mezi ionty při příjmu látek rostlinami se mykorhizní symbióza potvrzuje jako podpůrný mechanizmus při příjmu půdního roztoku a nedostatkových živin (např. fosforu). Z dalších mezidruhových vztahů se studoval biotrofní parazitizmus na převažujících rostlinách. Navzdory evidenci 11 druhů rzí, 1 druhu sněti a 4 druhů padlí se nezdá, že by životní funkce hostitelů byly natolik porušeny, aby to mohlo radikálně změnit druhové složení vegetace. Jiné situace může přivodit hmyzí býložravost. Skupina hmyzích býložravců je jednou ze dvou nejzastoupenějších skupin hmyzu na odkališti (tou druhou jsou psammofilní dravé druhy, zejména kutilky). Jde o nosatcovité a o zástupce motýlů, jejichž larvy se lokálně dovedou postarat o odlistění i vzrostlejších semenáčů dřevin. Studium vzájemných vazeb půdních roztočů, hlavně pancířníků (zjištěno 26 druhů) a celulolytických hub při rozkladu rostlinného materiálu zatím přináší více otázek než odpovědí.

Jakmile přibereme do srovnávání druhý typ odkališť – struskopopílkových, s výrazně odlišnými vlastnostmi (v našem případě neprovozované odkaliště opatovické elektrárny u obce Bukovina), začnou nás pálit nejen rozdíly v biodiverzitě, ekotoxikologii apod., ale i různosti v chování základních složek, které jsou společné oběma stanovištním typům. Dá se zjistit vliv podmínek odkaliště na chromozomální aparát rostlin, na kvalitu pylu, a u rostlin, kde je obvyklá polyploidie (zmnožení chromozomů), může působit také fakt, že přes shodný počet chromozomů je ekologické chování populací na různých odkalištích nápadně odlišné morfologií, produkcí nadzemní a podzemní biomasy, plodností. Nezbývá než se ptát, zda při mikroevoluci v extrémním prostředí se liší spektra izoenzymů, struktura DNA.

Řada ekologů považuje biocentrický přístup za nezbytný pro jakékoli další vývody designérské (tvar stanovišť pro biotu), územně-plánovací (teritoriální rozměr s ohledem na etologii organizmů) či správní (zajištění ekologických režimů pro přežití společenstev). Když měl v březnu r. 1994 Karel Prach v České botanické společnosti diskusní vystoupení Restaurační ekologie – výzva pro botaniky? (Vesmír 74, 143, 1995/3), dovolil jsem si tam navrhnout jako české označení pro vydělující se ekologický obor slovní spojení ekologie obnovy. Obnovovat v krajině cokoli životadárného v souladu s požadavkem udržitelnosti podle mého svědomí nelze bez citlivosti k bioekologické povaze věci.

Literatura

Moldan B. a kol.: Životní prostředí České republiky. Academia, Praha 1990
Jordan III W. R., Gilpin M. E. a Aber J. D. (editoři): Restoration ecology. A synthetic approach to ecological research. Cambridge University Press 1987

Obrázky

Poznámky

1) Částečně završit jistou etapu dlouhodobého sledování modelových odkališť pomohl grantový projekt GA ČR 1993–95 (Biotické interakce při osidlování toxických substrátů vegetací), na němž spolupracovali Dr. Z. Hroudová, CSc., s kolegy z Botanického ústavu AV ČR, Dr. Z. Soldán a tým mykologů z katedry botaniky PřF UK, a řada studentů-diplomantů biologické sekce PřF UK.
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Krajinná ekologie

O autorovi

Pavel Kovář

Prof. RNDr. Pavel Kovář, CSc., (*1952) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK, kde je v současné době děkanem. Na katedře botaniky této fakulty se zabyva vztahy rostlinstva s jinými složkami prostředí na různých hierarchických úrovních.

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné