Horské lesy nakyselo

Dnešní ne zcela uspokojivý stav našich horských lesů je důsledkem historického vývojevlivu člověka na tyto ekosystémy. Pro pochopení současného stavu je dobré podívat se do minulosti a pokusit se zamyslet nad tím, jak velký byl vliv člověka na lesy v dobách našich mytických předků, prapradědů, babiček a rodičů, jaký je dnes a jaký asi bude za života našich potomků. Zaměříme se na naše horské lesy zhruba nad 700 m n. m., kde jsou dnes převážně málo stabilní smrkové monokultury, vyrůstající z nadměrně kyselé půdy.

Kam se poděly legendární praotcovy hvozdy?

Vývoj horských lesů se začal utvářet po ústupu ledovců (asi před 10 000 lety), na počátku holocénu. Jeho první období, zvané pre boreál, se neslo ve znamení pionýrských druhů dřevin, jako jsou bříza či vrba, a postupně spělo k převaze borových lesů, dobře přizpůsobených suššímu a chladnějšímu klimatu. S postupujícím oteplováním se začala hojně objevovat líska, k níž s postupným zvlhčováním v nižších polohách přistoupila olše a na horách smrk. Na konci atlantiku (asi před 6000 lety), v tzv. vlhkostním a teplotním opti mu holocénu, se dovršilo zapojení lesních porostů. Dole v nížině mezitím člověk pomalu zjišťoval výhody usedlého života a začal zasahovat do struktury lesa rozšiřováním nelesních struktur, pastvou a výběrovou těžbou (kmenů, letniny, oklestu). Na konci doby kamenné (asi před 4500 lety), v subboreálu, se klima stalo sušším a v lesích se začaly více uplatňovat buk a jedle.

Po celý pravěk a raný středověk neproniklo osídlení do vyšších poloh (výjimkou byla např. některá šumavská hradiště – Sedlo, Obří hrad, Věnec), ale brzy se to změnilo. Naše země byly osídleny kmenem hypotetického praotce Čecha, který přišel odněkud z oblasti mezi Vislou a Dněprem. Do čela se podle pověsti dostali potomci chudého zemědělce a postupně vznikal silný český stát. Bylo přijato křesťanství. Vytvořené podmínky, představující cestu k hospodářské konjunktuře spojené s nárůstem populace, vedly k osidlovaní dosud nedotčených oblastí. Vrcholně středověkou kolonizací našich hor ve 13. a 14. století započalo soustavné ovlivnění horského lesa člověkem, později pokračovalo valašskou kolonizací (16.–17. století) a dodnes nebylo přerušeno.

V nižších oblastech se tou dobou poprvé projevil nedostatek dřeva, a tak se pozornost lidí začala upínat do hor. Z té doby pocházejí první zmínky o hornictví – z Krkonoš, Šumavy, Krušných hor, Slavkovského lesa – jehož úpadek spadá až do období třicetileté války. Těžba dřeva v Krkonoších vyvrcholila v 16. a 17. století, kdy zásobovala kutnohorské stříbrné doly, a již roku 1609 se pro nedostatek dřeva musela pozornost kutnohorských horníků obrátit do Orlických hor.

Další významnou činností, která odstartovala plošné odlesnění horských oblastí, bylo sklářství. První sklárna v Jizerských horách byla postavena v roce 1548 ve Mšeně, sklárna v Bedřichově se datuje k roku 1598, na Nové louce k roku 1756 a v Kristiánově k roku 1775. Poslední dvě jmenované měly roční spotřebu asi 7000 plnometrů dřeva a pro jeho nedostatek byly již kolem roku 1820 zavřeny. Tou dobou vznikaly sklárny téměř ve všech českých pohraničních horách. V období baroka došlo k největšímu odlesnění v historii naší krajiny. Neustálá potřeba dřeva (vznikaly nové osady, hutě, sklárny) a tlak na novou zemědělskou půdu vedly k tomu, že byl toulavý způsob těžby, umožňující přirozenou obnovu, nahrazen způsobem holosečným s postupným zaváděním umělé výsadby. Rostoucí spotřeba dřeva a strach z jeho nedostatku vyústily r. 1754 ve vydání tereziánského lesního patentu, který mimo jiné nařizoval vlastníkovi, aby vykácené plochy opět zalesnil. V té době byl položen základ dnešního způsobu hospodaření, lesy začaly být cíleně přeměňovány v ekonomicky výhodné smrkové monokultury.

Horské lesy se nevyužívaly jen pro přímou potřebu dřeva, do jejich vývoje zasahoval i způsob místního zemědělského hospodaření. Za posun v druhové skladbě lesa byla zčásti odpovědná lesní pastva (již v té době mnohde zakazovaná). K ustájení dobytka se hojně používalo hrabané stelivo, dle tehdejších lesníků největší metla lesa. Všechny tyto aktivity probíhaly v nemalé míře až do začátku 20. století. Za zmínku stojí budní hospodaření v Krkonoších, kdy se využívaly louky nad horní hranicí lesa ke sklizni sena a k pastvě, což vedlo k snížení horní hranice lesa až na 1000 m n. m. Na počátku 19. století bylo na území panství Jilemnice, Vrchlabí, Maršova a slezské části Žacléře 2500 bud s chovem 20 000 krav a 10 000 koz. Intenzivní využívání horské krajiny pokračovalo nepřerušeně až do konce 2. světové války (viz rámeček Osídlení Krušných hor 1 ).

Proč lesní půda zchudla?

V polovině 20. století měly již naše horské lesy za sebou zhruba 300 let intenzivního hospodářského využívání, jež bylo spojeno s těžbou, hrabáním steliva a pastvou. Značná část těchto lesů se změnila v smrkové monokultury. To vše se odehrávalo na živinově chudých substrátech (jako jsou žuly, ruly či svor), což se neobešlo bez odezvy v kvalitě a produkci dřeva i ve stavu lesních půd.

Neustálé odnímání biomasy ochudilo lesní půdy o bazické (zásadité) kationty vápníku, hořčíku a draslíku, které jsou nezbytné pro výživu stromů. Zdrojem těchto živin je v ekosystému jednak zvětrávání matečné horniny, jednak atmosférická depozice. Hrabání steliva, známé z historie, půdu o bazické kationty na mnoha místech dlouhodobě ochuzovalo (viz Vesmír 81, 568, 2002/10). Z pokusu napodobujícího tuto činnost v sedmdesátiletém smrkovém lese v Krušných horách (v Načetíně) vyplývá, že mohl být les ochuzován ročně (přepočteno dle historických údajů) na hektar asi o 4 kg vápníku, 0,5 kg hořčíku a 1 kg draslíku. Představu, jak se tato činnost podepsala na stavu půd, nám dávají údaje o půdním chemizmu ze dvou smrkových lokalit v katastru obce Štoky na Vysočině (obrázek tab. I).

Přeměna smíšených či listnatých lesů na jehličnaté (smrkové) porosty se projevuje v ochuzování půdy o bazické kationty dvěma způsoby: Zaprvé je opad špatně rozložitelný, a tak vzniká mocná vrstva kyselého humusu (kyselý humus je zdrojem huminových kyselin, jež vyvazují z půdního komplexu bazické kationty, a ty jsou vyplavovány do půdních a povrchových vod). Zadruhé mají jehlice vysoký specifický povrch a na rozdíl od listí jsou na stromě celý rok. Z atmosféry nepřetržitě vyčesávají síru a dusík, které se pak dostávají do půdy, kde reagují s kationty (neutralizační reakcí) a ve formě solí těchto kyselin (sírové a dusičné) jsou opět vyplavovány pryč z ekosystému. Můžeme namítnout, že v 17.–19. století ještě nemohla být atmosféra znečištěna, ale tento předpoklad se ve světle historických údajů zdá být lichý. Popis půdního prostředí můžeme vyjádřit buď přímým chemickým rozborem půd, nebo rozborem chemického složení půdních vod, které nejlépe reprezentují půdní roztok přístupný kořenům stromů (viz obrázek tab. II a obrázek tab. III). Z pozorování vyplývá, že možná právě dlouhotrvající tlak na půdní prostředí připravil půdu pro pozdější kalamitní odumírání smrkových lesů, které bylo dosud spojováno výhradně s imisní zátěží druhé poloviny 20. století.

Lesy v opojení průmyslovými emisemi

Když se hospodářství po druhé světové válce zaměřilo na energeticky náročný těžký průmysl, rostly zejména emise oxidu siřičitého (SO₂), které v polovině osmdesátých let dosáhly 2,2 milionu tun za rok. Depozice síry se na některých místech smrkového lesa v Krušných horách blížila 150 kg na hektar za rok. Většina síry padá do půdy ve formě kyseliny sírové. Bazické kationty reagující s touto kyselinou byly z půdy vyplavovány a jejich místa zaujímaly kyselé protony, vznikající disociací kyselin sírové a dusičné.

Půda se kyselosti brání pufračními mechanizmy. Nejdříve se kyselý proton spotřebuje při reakci s hydrogenuhličitany, následuje neutralizace bazickými kationty a při dalším poklesu pH (pod 4,5) se systém přehoupne do hliníkové pufrace. Uvolňovaný iontový hliník obsadí místa na buněčných membránách v kořenech a brání přestupu iontů hořčíku a vápníku do buňky. Nedostatek živin se projeví žloutnutím jehlic, které většinou vyvolá mezi lesníky paniku. Parametrem charakterizujícím kritické působení iontového hliníku je jeho poměr vůči bazickým kationtům v půdě. Když je dlouhodobě nižší než 1, stromy mohou jevit známky chřadnutí. Při dlouhotrvajících stresových podmínkách (obrázek 4) je jen otázkou času, kdy bude zatlučen poslední hřebíček do rakve. V našich podmínkách jím bývají hlavně rychlé teplotní zvraty spojené s námrazami – například v zimě 1978/1979 po teplotách nad nulou přišel během několika hodin mráz –25 °C. Po takové epizodě pak často následovala kůrovcová kalamita, například v Jizerských horách r. 1981–1983.

Odtok vápníku a hořčíku ze smrkového a bukového porostu byl na experimentální ploše Načetín v druhé polovině 20. století srovnatelný (obrázek tab. II). Jelikož však koncentrace síranů byla ve smrkovém porostu výrazně vyšší (obrázek 5), musel být tento rozdíl dorovnán hliníkem. Zvýšená koncentrace hliníku byla příčinou jeho dvojnásobného odtoku ze smrkové plochy. Ten se tak ve zvýšené míře dostával do povrchových vod. Hliník je toxický pro mnoho organizmů a popsaný mechanizmus měl za následek vymizení mnoha citlivých druhů (např. pstruha či střevle) v potocích našich horských oblastí. Hliník z vody se totiž sráží na žábrách ryb v nerozpustné sloučeniny a ryby se udusí. Půda reagovala výrazným snížením podílu bazických kationtů na celkové kationtové výměně (obrázek 6). Na konci 20. století tedy převažovaly lesní půdy výrazně kyselé, s nízkým obsahem vápníku i hořčíku a s vysokým obsahem hliníku. Během devadesátých let byly mnohé elektrárny odsířeny a emise síry klesly o 90 %, ale docílit dalšího jejich poklesu bude velmi nákladné. Množství dusíku zůstalo téměř beze změny. Zdravotní stav smrkových porostů se nezlepšil, stromy rostou ve stresových půdních podmínkách dodnes (obrázek 4). Nejsou schopny odolávat námraze, např. v zimě 1995/1996 v Krušných horách (viz Vesmír 80, 576, 2001/10), ani jiným nástrahám, jako je lýkožrout.

Jsme dostatečně poučeni pro budoucnost?

Vzhledem k pomalému uvolňování síranů z půdy zůstane jejich koncentrace v půdní vodě zvýšená. A když je na jedné straně zvýšená koncentrace aniontů, musí být na straně druhé zvýšená koncentrace kationtů. Z toho vyplývá, že i nadále budou bazické kationty zvýšenou měrou vyplavovány. Půdní prostředí nedozná výraznějších změn, koncentrace hliníku budou nepříznivé i nadále. Jak z toho ven? Existují tři možné scénáře.

• První scénář. Dosavadní stav v lesnickém hospodaření zůstane zachován, porosty budou dopěstovány (pokud je něco nesežere nebo je nesklátí vichřice) do mýtního věku za cenu vápnění, popř. hnojení. Tento „muškátový“ způsob pěstění je ekonomicky velmi nákladný a trvale neudržitelný.
• Druhý scénář, dnes pouze hypotetický. Lesy budou ponechány samovolnému vývoji s přirozenou obnovou. Tam, kde jsou holiny, vznikne sukcesí nový les. Proč je to nereálné? Nejdřív bychom se museli zbavit panického strachu z eroze a z dočasného bezlesí. Také bychom museli přivyknout pohledu na mrtvé dřevo v lese. To vše by se neobešlo bez změny legislativy.
• Třetí scénář. Lesy postupně přeměníme ve smíšené nebo čistě listnaté. Nejenže by tím kleslo ukládání kyselých prvků, ale opad by měl příznivější složení, tudíž by se zlepšila kvalita půdy. Hlubší kořenění by vedlo k rovnoměrnějšímu využívání živin v půdním profilu.

Důležité je podporovat listnaté podsadby (nejen kolem cest, kde je to vidět) a ponechávat většinu biomasy v ekosystému, opustit holosečné hospodaření a vrátit se k výběrové těžbě s přirozenou obnovou (např. v německém Schwarzwaldu tak již hospodaří – a jsou konkurenceschopní). Krom toho je potřeba radikálně snížit stav přemnožené zvěře, která soustavným okusem brání přirozené regeneraci a ničí umělou výsadbu. Chceme mít myslivce lesníkem, nebo lesníka myslivcem?

Změna pohledu na les, jeho pěstování a využití není a asi ani nebude lesníky přijímána s nadšením. Nezbývá nám ale nic jiného než jasně říci, že samotné odsíření komínů hnědouhelných elektráren horské smrčiny k životu neprobudí.