Půda: spojenec v boji s klimatickou změnou

Půda je největším suchozemským zásobníkem uhlíku. Ve formě organické hmoty ho obsahuje více než veškerá světová vegetace i atmosféra dohromady. Právě proto hraje klíčovou roli při zmírňování klimatické změny – dokáže dlouhodobě ukládat uhlík, který rostliny odeberou z atmosféry ve formě oxidu uhličitého. Ne každá půda to ale umí stejně dobře. Vědci z Ústavu půdní biologie a biogeochemie Biologického centra AV ČR dlouhodobě řeší, za jakých podmínek se uhlík v půdě ukládá, jak dlouho v ní vydrží a co o jeho osudu rozhoduje.

Žížaly podporují vznik dlouhodobých zásob uhlíku (na snímku žížala svítivá, Eisenia lucens, viz Vesmír 102, 531, 2023/9)

Snímek Václav Pižl

Ve studii publikované v časopise Nature Communications [1] se mezinárodní tým vedený jihočeskými vědci zabýval tím, jaký vliv má skladba rostlin na ukládání uhlíku. Na první pohled by se mohlo zdát, že čím více druhů rostlin na louce nebo v lese roste, tím více uhlíku se do půdy uloží. Skutečnost je však mnohem složitější. Rozmanitost rostlin podporuje ukládání uhlíku především tam, kde má půda ještě „volnou kapacitu“. V intenzivně obhospodařované krajině nebo v hlubších vrstvách půdy chudých na organickou hmotu může mít vyšší pestrost rostlin výrazný pozitivní efekt. Naproti tomu půdy starých lesů nebo dlouhodobě zachovalých luk, které už obsahují velké množství stabilního uhlíku, mají možnosti dalšího ukládání omezenější.

Rozlišuje se přitom i forma uloženého uhlíku. Část zůstává v rychle se měnící organické hmotě, která se v půdě udrží jen krátce, zatímco jiná část se váže na minerální částice a může v půdě přetrvávat po desetiletí až staletí. Právě rovnováha mezi těmito formami rozhoduje o dlouhodobém potenciálu půdy ukládat uhlík.

Samotné rostliny ale představují jen začátek celého procesu. Zásobují totiž půdu organickou hmotou ze svých odumřelých listů, kořenů atp. a produkují též velké množství kořenových výměšků. Jakmile se tyto organické látky dostanou do půdy, nastupuje nesmírně komplexní společenstvo půdních organismů. Žížaly, roztoči, chvostoskoci, mnohonožky a další drobní živočichové rozkládají organickou hmotu, přemísťují ji půdním profilem a zásadně ovlivňují činnost mikroorganismů. Tato skrytá armáda půdních organismů rozhoduje o tom, zda se uhlík rychle vrátí zpět do atmosféry, nebo se naváže na půdní minerály a stane se stabilní součástí půdní zásoby.

Experimentální rostlinné plochy pro studium ukládání uhlíku v půdě

Snímek The Jena Experiment

O vlivu půdní fauny na dlouhodobé ukládání uhlíku zatím kupodivu víme jen velmi málo. „Překvapil nás nedostatek studií o tom, jak půdní fauna mechanicky i kvantitativně ovlivňuje labilní a minerálně vázanou organickou hmotu. Přitom jedině tehdy, když půdní živočichy zahrneme do našich koncepcí a modelů, budeme schopni efektivně hospodařit s půdou jako s úložištěm uhlíku, zásobárnou živin a zdrojem potravy v rychle se měnícím prostředí,“ říká Gerrit Angst z Biologického centra AV ČR.

Nedávný výzkum přinesl i nový pohled na roli žížal při ukládání uhlíku do půdy. Žížaly fungují jako jakési přírodní zpracovatelské linky. Spadaný rostlinný materiál rozmělní, promíchají s minerální půdou a v jejich trávicím traktu se výrazně změní jeho chemické i fyzikální vlastnosti. Žížalí výkaly tak jsou doslova mikrobiálními „hotspoty“ – místa s vysokou aktivitou mikroorganismů.

Právě tady se urychluje přeměna čerstvých rostlinných zbytků na jemnější a stabilnější formy uhlíku, které se snáze vážou na minerální částice půdy. Žížaly tak nepřímo podporují vznik dlouhodobých zásob uhlíku, které mohou v půdě přetrvávat desítky až stovky let.

Podobně i mnohonožky a další rozkladači mění kvalitu rostlinných zbytků ještě před tím, než se stanou součástí půdy. Rozkouskují je, ovlivňují jejich chemické složení a tím určují, jak rychle budou mikroorganismy schopny organickou hmotu rozložit [2, 3].

Významný je též časový rozměr těchto interakcí. Půda má totiž unikátní schopnost zachovávat stopy toho, co se v ní v minulosti odehrálo. Formování biogenních struktur může mít v okamžiku jejich vzniku malý vliv, tyto struktury ale přetrvávají a hromadí se v čase a postupem doby mohou vytvářet celé půdní horizonty a vést ke změně toho, jak půda funguje, kdo v ní žije a jaké rostliny v ní porostou [4].

Významnou roli hraje také způsob, jakým člověk s krajinou zachází. Rozsáhlý výzkum, který srovnával dlouhodobě chráněné louky s běžně obhospodařovanými poli, ukázal, že chráněné lokality ukládají do půdy více uhlíku. Nejde přitom pouze o vyšší počet rostlinných druhů. Důležitější je dlouhodobá stabilita prostředí, menší narušování půdy a přítomnost rostlin s vlastnostmi, které ukládání uhlíku podporují [5].

V chráněných ekosystémech se navíc stabilizují vztahy mezi rostlinami, půdními mikroorganismy a půdní faunou. To vede k efektivnějšímu přenosu uhlíku do stabilních forem půdní organické hmoty. Výsledky tak naznačují, že ochrana přírody může současně přispívat nejen k zachování biodiverzity, ale i k přirozenému zadržování uhlíku v krajině.

Studie jihočeských vědců ukazují, že půda není pasivní zásobárnou organické hmoty. O tom, kolik uhlíku v ní zůstane, rozhoduje souhra rostlin, půdních živočichů, mikroorganismů i způsobu hospodaření. Pokud chceme využít půdu jako významný přírodní nástroj pro zmírňování klimatické změny, nestačí chránit jednotlivé druhy nebo zvyšovat produkci biomasy. Je potřeba porozumět fungování celého půdního ekosystému.

[1] Angst Š. et al.: Nat. Commun., 2025, DOI: 10.1038/s41467-025-60712-6.

[2] Angst G. et al.: Nat. Commun., 2024, DOI: 10.1038/s41467-024-49240-x.

[3] Frouz J. et al.: Geoderma, 2018, DOI: 10.1016/j.geoderma.2017.09.065.

[4] Frouz J.: Soil Biology and Biochemistry, 2024, DOI: 10.1016/j.soilbio.2023.109289.

[5] Murindangabo Y. T. et al.: Functional Ecology, 2026, DOI: 10.1111/1365-2435.70267.