Zvláštní číslo

Ochrana přírody 2009 — 1. 9. 2009 — Zvláštní číslo

Ochrana biodiverzity na sklonku novověku

Autor: Václav Cílek

Obyvatelé Evropy jednoho večera roku 1492 neusnuli ve středověku, aby se druhý den probudili do renesance, ale přesto se v měřítku dvou či tří desítek let na rozhraní 15. a 16. století podstatně proměnila síť vztahů k Bohu, společnosti, výrobě, dálkovému obchodu, migraci lidí, rozvoji měst i vnímání krajiny. Tato celková proměna mentalit neprobíhala úplně současně, ale v různých částech Evropy přicházela v rozmezí až 50–70 let, takže vedle sebe dlouhou dobu koexistovaly středověké i novověké postoje.

Charakter přechodových období

I bez ekonomické krize, která katalyzuje nové vnímání světa, v němž je dřívější důraz na růst nahrazován touhou po stabilitě, by nedávná a současná globalizační desetiletí byla vnímána jako přelomová, a to pro růst populace, rozvoj internetu a dalších technologií, mísení vlivů, lidí a náboženství i degradaci klimatu a životního prostředí obecně. Zároveň množství lidí, výroba energie, plošné rozšíření staveb, stav mořského rybolovu, a to vše v prostředí rychle se proměňujícího času, vytváří situaci, která v dějinách Země i lidstva nemá obdobu.

Výsledkem je pocit, že žijeme na nějakém konci jednoho konceptuálního světa a ten další se teprve rodí. Je to situace, která je v evropské historii posledního tisíce let poměrně běžná a umíme s ní zacházet. Vždy obsahuje bolestivé prvky, ale také makrosociální kontinuitu. Význam těchto přechodových období spočívá v tom, že některé nosné, ale i destruktivní principy, které se ustanoví v těchto singulárních obdobích, pak mohou s menšími obměnami fungovat další staletí.

Bílá poušť u oázy Farafra v egyptské Západní poušti. Při pohledu na pitoreskní denudační formy křídových pískovců si dobře uvědomujeme nutnost chránit geodiverzitu krajiny. Ve skutečnosti je vliv geodiverzity, zejména půdního substrátu a mikroklimatu, mnohem významnější v nenápadných oblastech, kde má přímý vliv na bohatství vegetačního pokryvu.

Foto V. Cílek

Geodiverzita jako východisko

Australská Charta životního prostředí z roku 1997 podává následující definici geo­diverzity: „Geodiverzita zahrnuje celou šíři zemských rysů, včetně geologických, geomorfologických, paleontologických, půd­ních, hydrologických a atmosférických prvků, systémů a procesů.“ V podstatě se jedná o to, že jakákoliv krajina, která je dostatečně členitá a jejíž skalní podloží či půdní substrát jsou dostatečně proměnlivé, a kde navíc vedle sebe existují velké mikroklimatické rozdíly, bude téměř určitě osídlena bohatým společenstvem rostlin, a tím i hmyzu a celé navazující trofické pyramidy. Zkušenost ukazuje, že s výjimkou pouštních či polárních krajin, kde je rozvoj ekosystémů blokován nedostatkem tekuté vody, je jakákoliv geomorfologicky a geologicky bohatá krajina zároveň ohniskem biodiverzity.

V definici si však všimněme dvou bodů, které mají pro současnou diskusi o stavu světa, a tím i biodiverzity zásadní význam. Jedná se o půdní podmínky a o klima. Začněme nejdřív zdánlivě jednodušším problémem půdy. Je vůbec možné změnit – a to v globálním měřítku – vlastnosti půdního pokryvu? Zdánlivě to je neřešitelný problém, protože kdo by bagroval, míchal a přemisťoval půdní pokryv, a to na celé Zemi? Ve skutečnosti je řešení velice prosté – nemusím měnit půdu či geologický substrát, stačí, když změním složení půdních roztoků. Neměním hmotu, ale „hydroponii“ systému. Mohu to provádět buď vymýváním půdního karbonátu a výměnných alkálií kyselými dešti, anebo plošnou eutrofizací celých kontinentů.

Zarůstající krasová step v Českém krasu. Velká část druhového bohatství střední Evropy je vázána na plochy primárního i sekundárního bezlesí, které se v prostředí bohatém reaktivním dusíkem rychle ruderalizuje a zarůstá např. náletem stovek mladých jasanů či javorů.

Foto V. Cílek

Dusíkový cyklus jako největší globální nepřítel biodiverzity

Až příliš dlouho jsme se soustředili na geochemické cykly uhlíku a síry, protože mají přímý dopad na globální oteplování způsobené vzrůstajícím obsahem oxidu uhličitého v atmosféře a na lokální ochlazování způsobené síranovými aerosoly. Dusík není vidět a téměř nereaguje s dalšími látkami. Vypadá tedy mezi ambivalentním uhlíkem, jehož atmosférický cyklus život udržuje i ničí, a oxidy síry uvolňovanými z fosilních paliv jako velice nenápadný prvek. Ve skutečnosti je třetím z pětice hlavních globálních hráčů, kteří spolu hrají o bohatství bio­diverzity. Ti další dva jsou fosfor a železo. Dusík je obsažen v aminokyselinách, DNA, bílkovinách (proteinech) a mnoha dalších nezbytných organických látkách. Zjednodušeně řečeno můžeme rozeznávat dva druhy dusíku:

1. „Inertní dusík“. Atmosféra je tvořena převážně dusíkem (78 % objemu či 75 % hmotnosti), který s dalšími látkami, zejména kyslíkem, reaguje jen v malém množství. Ultrafialové záření a elektrický výboj, tedy blesk, jsou schopny okysličit atmosférický dusík na směs oxidů dusíku, které reagují se srážkovou vodou na kyseliny. Ty se v půdním pokryvu snadno neutralizují za vzniku dusitanů a dusičnanů, které jsou v mnoha různých reakcích dále zpracovávány mikroorganismy na další látky, zejména dusičnany, a přijímány rostlinami, jež z nich vytvářejí složité organické molekuly, jako jsou proteiny. Některé pozemské a několik málo mořských mikroorganismů včetně bakterií, sinic a řas jsou schopné oxidovat přímo vzdušný dusík a převádět jej na finální produkt, kterým jsou dusičnany. Přirozený pozemský cyklus dusíku je založen především na opakované recyklaci mezi půdou, rostlinou, býložravcem, trusem býložravce a opět půdou. Zdroje i propady nejsou za běžných, tedy lidmi neovlivněných podmínek velké – něco dusičnanů je sice vytvářeno atmosférickými reakcemi, ale jsou opět v anoxickém prostředí redukovány mikroorganismy na kyslík, který je „dýchán“, a dusík, jenž je uvolňován zpět do atmosféry.
2. Reaktivní dusík. Reaktivní dusík je zjednodušeně řečeno dusík, který není v plynné formě. Tvoří jen malou, ale pro život zcela nezbytnou část globálního dusíkového zásobníku. Univerzálnost dusíku se podobá všestrannosti uhlíku, síry a železa, tedy dobře dostupných biogenních prvků, schopných existovat v různých oxidačních vazbách, a tím se podle potřeby účastnit řady oxidačních i redukčních reakcí. Tyto reakce mohou u dusíku probíhat velice pozvolna, nebo jako u nitroglycerinu ne­obyčejně bouřlivě. Podobně jako u globálního cyklu uhlíku má dusík řadu zásobníků, ale je tu jeden velký rozdíl. Oběh dusíku je rychlý – např. v půdách zůstává průměrná dusíkatá molekula jen 50 let, zatímco uhlík např. v karbonátové vazbě může existovat miliony let.

Globální nadbytek reaktivního dusíku je způsoben třemi hlavními typy reakcí:

1. Pěstování luštěnin. Je dobře známo, že některé rostliny, zejména luštěniny, žijí v symbióze s nitrifikačními bakteriemi. Čím víc lidí, tím víc luštěnin. Tento zdroj reaktivního dusíku nám vadí nejméně – na poli už stejně nerostly žádné vzácné rostliny (jenom to pole tam třeba nemuselo být), ušetřili jsme energii za syntézu dusičnanů a hlavně většina dusíku se váže do zemědělských plodin. Tento dusík vadí nepřímo – to když velká města na pobřeží „pumpují“ své dusíkem bohaté splašky rovnou do moře.
2. Spalování kyslíku ve spalovacích motorech. Zejména v automobilech dochází k oxidaci „inertního“ vzdušného dusíku na oxidy dusíku a posléze směs kyselin, která přispívá k acidifikaci prostředí.
3. Haber-Boschova reakce. Německý fyzikální chemik Fritz Haber získal v roce 1918 Nobelovu cenu za objev, který učinil před téměř 20 lety – za syntézu amoniaku přímo z dusíku a vodíku. Tento proces rozpracoval do průmyslového měřítka jeho kolega Karl Bosch, který za něj a další vysokotlaké experimenty obdržel v roce 1931 společně s Friedrichem Bergiusem Nobelovu cenu. Reakce je založena na proudu ohřátého a za vysokých tlaků smíchaného vodíku a dusíku, které se pomocí katalyzátoru, obvykle oxidů železa, slučují na čpavek, z něhož se vyrábí to nejjednodušší hnojivo – dusičnan amonný.

Objev německých chemiků má dva úžasné rysy. Na syntetických hnojivech vyráběných převážně touto reakcí totiž závisejí potraviny pro zhruba 40 % světové populace (!). Navíc přišel přesně ve chvíli, kdy se začaly vyčerpávat zásoby přírodních dusičnanů – tedy chilská guánová ložiska. Syntetická hnojiva umožnila vyšší výnosy a víc lidí mohlo pracovat v průmyslu. Bez Haber-Boschovy reakce by na zemi žilo méně lidí a možná ve větší chudobě, ale také by globální změny klimatu a prostředí teprve stály před námi. Málokdo měl na chod této civilizace tak velký vliv jako Haber a Bosch.

Množství lidmi vyráběného reaktivního dusíku převyšuje přírodní toky. Obvykle se uvádí, že roční přirozený tok reaktivního dusíku se pohybuje kolem 140 milionů tun a lidská produkce dosahuje 210 milionů tun. Jiné odhady uvádějí pro přirozené roční toky kolem 100–200 milionů tun a přibližně stejné či o něco větší množství pro umělé toky. Lesy Skandinávie dostávají 10–20x víc reaktivního dusíku než před sto lety. Pobřeží Floridy, Jamajky, východu USA či Evropy jsou dnes zásobována několikanásobně většími zátěžemi dusíku. Baltské moře začíná být považováno za nejrozsáhlejší „mrtvou zónu“ mezi mělkými moři. Tato mrtvá zóna však ve skutečnosti kypí životem, je to však život sinic a medúz, nikoliv ryb a korýšů. Objem světového rybolovu od roku 1980 neustále klesá. Došlo k přelovení zejména větších ryb, které se živí řasami. Řasy tak nejsou spásány rybami, ale naopak hnojeny antropogenními dusičnany.

Polovina všech syntetických dusíkatých hnojiv byla vyrobena v posledních 20 letech! Rychlost změn globálního cyklu dusíku a celkové množství vyráběných dusíkatých látek je závratné. Na souši se projevuje zarůstáním a ruderalizací míst s blokovanou sukcesí, která patří mezi nejvíc hodnotné části evropské přírody. V moři vyvolává zejména ničení korálových útesů, jejichž rovnováha závisí na spolupráci řasy a láčkovce. V prostředí bohatém na dusík řasa svého symbionta již nepotřebuje, ale při vyšší koncentraci dusičnanů naopak podléhá sinicím.

Paralelní vývoj společnosti a přírody

Pro současnou společnost je charakteristické „zplošťování“ světa, které je vítězstvím průměrné nebo podprůměrné, víceméně globální mainstreamové kultury. Něco podobného se děje i v evropské přírodě, kde zhruba třetina druhů vyšších rostlin jsou globální neofyty a zároveň zažíváme invaze nepůvodních druhů hmyzu a drobných savců. Výsledkem je, že ve značné části Evropy, a to zejména v mírném pásu (temperátní zóně), začíná převládat jeden typ „ploché“ přírody s četnými „globálními“ rysy (homogenizace bioty). Středozemní oblast prošla podobným procesem již koncem antiky.

Pro ochranu přírody a krajiny má tato zdánlivě vtipná paralela mezi kulturou a přírodou velice nepříjemný dopad. Stav krajiny a přírody se odvíjí od stavu společnosti, tedy od kvality a dynamiky společenských sil, které jsou svojí povahou mocnější než politické strany, natož organizace zabývající se ochranou přírody. Jaké nastavení sociálních sil je pro ochranu biodiverzity nejvíc žádoucí? Myslím, že se bude zejména jednat o schopnost vytvářet takové deglobalizační a místní strategie, které mohou alespoň v některých oblastech úspěšně konkurovat zplošťujícímu se světu velkých médií a globálních strategií.

Uměle vysazené smrky pod západočeským Vladařem v prostředí, které by nejspíš bylo obsazeno květnatými bučinami. Okyselení půd, oteplení klimatu a suché epizody budou stále víc ohrožovat právě smrkové monokultury.

Foto V. Cílek

Klima a biodiverzita

Pozorované a předpokládané klimatické změny se podle řady zpráv, jako je sdělení Mezinárodního panelu pro změnu klimatu (IPCC), Acacia Report či Sternova zpráva, dají shrnout do několika bodů:

• Oteplování pravděpodobně poroste tempem mezi 0,1 a 0,4 °C za desetiletí. Budoucí oteplení bude nejcitelnější v jižní Evropě, hlavně ve Španělsku, Itálii a Řecku, ale také ve Finsku a západním Rusku. Nejmenší bude podél atlantského pobřeží. Bude ubývat skutečně studených zim, které by kolem roku 2080 mohly v našich šířkách téměř úplně vymizet. Zároveň se však mají objevovat stále častější horká léta nebo vlny veder.
• Srážky se budou na severu Evropy zvyšovat o 1–2 % na desetiletí, ale ve středozemní oblasti snižovat. Oproti dnešku bude víc pršet v zimních měsících, nicméně letní sucha budou o to horší. Situace ve střední Evropě je nejistá – dají se čekat mírně nižší, ale i mírně vyšší srážky; v případě první varianty to může na našem území znamenat vysoušení jižní Moravy. Teplejší léta budou pravděpodobně znamenat vyšší četnost přívalových dešťů a silnější bouřky s krupobitím. Naproti tomu zvlhčování během zim vytvoří předpoklady pro častější zimní a jarní povodně.
• Klimatické rozdíly budou v Evropě spíš narůstat, což se může projevit zejména nedostatkem pitné a závlahové vody v jižní Evropě. Oteplování v kombinaci se zvýšeným množstvím oxidu uhličitého v ovzduší a dusičnanů v prostředí povede k rychlejšímu zarůstání severské tundry a ve středních šířkách k obecně rychlejšímu rozvoji zejména listnatého lesa. Horní hranice lesa se bude posouvat nahoru. Jižní Evropa a kontinentální část Ruska bude kvůli letním suchům a zvýšenému nebezpečí požárů zemědělsky méně produktivní. Pokud se týče zemědělství, celkové dopady změny klimatu budou pro severní Evropu příznivé. To však bude vyvažováno nedostatkem vody v jižní a východní Evropě a zkrácením vegetačního období následkem suchých letních měsíců. Některé oblasti se mohou stát neúrodnými. Očekává se větší rozšíření klíšťat a celkové vyšší zatížení lidského organismu následkem veder a lokálního znečištění atmosféry. Pobřežní oblasti celé Evropy mohou být postihovány častějšími záplavami.

V celé Evropě již došlo a dále dochází k poměrně závažným dopadům na biodiverzitu. V jižní Evropě probíhá jev, který můžeme popsat jako posun afrického klimatu dál na sever. Projevuje se vysoušením krajiny a pokračujícím odlesněním, při kterém hrají velkou roli požáry. Střední Evropa má spíš nevyjasněné klimatické trendy, ale za kolísavějšího klimatu s častějšími suššími obdobími se dá očekávat oslabení lesa a kalamity zejména nepůvodních smrkových porostů. Kolem roku 2012 by mohl z větší míry roztát ledový pokryv arktické oblasti. Tím bude bílá plocha ledu zaměněna za tmavou vodní hladinu, což urychlí další oteplování, jež změní směry větrů, a tím i hydrologický cyklus nejméně severní poloviny Evropy. Očekáváme zarůstání tundry, destabilizaci permafrostu (trvale zmrzlé půdy) a větší množství odpařené vody, která musí pochopitelně někde vypršet.

Neolitický převis na západním úpatí Gilf Kebíru poblíž známé Jeskyně plavců. Všimněte si vzájemného pohledu a kontaktu lidí a zvířat. Součástí nejzajímavějších lidských civilizací, jako je starý Egypt nebo indiánské kultury, byl vždy obohacující vztah ke zvířatům a rostlinám.

Foto V. Cílek

Velká proměna světa a ochrana přírody

Pokusme se jasně definovat, o jaká hlavní témata je nutné se za této velké proměny světa starat:

• Klasická ochrana přírody a krajiny je nezastupitelná, dobře teoreticky i prakticky propracovaná, ale naráží na limity dané rostoucím využíváním krajiny. Ví, co by měla dělat, ale často k tomu nemá sílu nebo prostředky, anebo se musí přizpůsobovat politicko-developerské realitě.
• Je zapotřebí minimalizovat antropogenní toky látek. Jedná se zejména o globální uhlíkový a dusíkový cyklus. Obojí je spjato s celkovým životem společnosti – v prvním případě s výrobou, úsporami a novými energetickými technologiemi; ve druhém případě zejména s produkcí potravin.
• Důležitá je ochrana půdy. Analýza úpadků civilizací ukazuje, že hlavní příčinou je pokles primární produktivity, který se dá nějakým „trikem“, jako je třeba dálkový obchod, zpomalit, ale ne odvrátit. Civilizace jako celek dlouhodobě stojí a padá nikoliv směnou, výrobou počítačových her či bankovními službami, ale schopností uživit se ve svém vlastním regionu.
• Postoj úcty k životu je záležitostí hodnot. Dokud nebudeme vnímat Zemi a její sféry, jako jsou biosféra či atmosféra, jako určitou hodnotu, budeme ji využívat ve prospěch jiných, např. krátkodobých ekonomických výhod. Postoj úcty k životu stojí na počátku většiny ochranářských opatření. Nedá se nařídit, ale rozvíjet a kultivovat.

Raně gotická vitráž z krypty katedrály Saint Denis na okraji Paříže. Evropská architektura – dobře to je patrné na gotické, barokní a zejména lidové architektuře – obsahuje prvky a motivy odvozené z organického světa, zatímco moderní architektura se víc přimyká světu techniky. Nezamýšlený dopad této „výchovy prostředím“ je podceňování přírody a přeceňování technologií.

Foto V. Cílek

Autor je ředitelem Geologického ústavu Akademie věd České republiky, v.v.i., Praha

Výběr z použité literatury

Bárta M. & Pokorný P. eds. (2008): Něco překrásného se končí. Kolapsy v přírodě a společnosti. Dokořán Praha, 256 pp. – DAI­SIE (2009): Handbook of alien species in Europe. Springer Berlin, 399 pp. – Galloway J. N. & Cowling E. B. (2002): Reactive nitrogen and the world: 200 years of change. Ambio31: 64-71. – Galloway J. N., Dentener F. J., Capone D. G., Boyer E. W., Howarth­ R. W. et al. (2004): Nitrogen cycles: Past, present and future. Biogeochem. 70: 153-226. – HULME P. E., pyšek P., nentwig w., vilá m. (2009): Will threat of biological invasions unite the European Union? Science324:40-41. – INI (2008): International Nitrogen Initiative. www.initrogen.org. – Olden J. D. & Rooney T. P. (2006): On defining and quantifying biotic homogenization. Global Ecol. Biogeogr. 15: 113-120. – Parry M. L., Canziani O. F., Palutikof J. P., Linden van der P. J. & Hanson C. E. eds. (2007): Climate change 2007: Impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press Cambridge, 1 000 pp. – Smil V. (2001): Enriching the Earth. Fritz Haber, Carl Bosch and the transformation of world food production. Massachusetts Institute of Technology Press Cambridge, Mass., 338 pp. + xxii. – Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K. B., Tignor M. & Miller H. L. eds. (2007): Climate change 2007: The physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press Cambridge, 916 pp. – Stern N. (2006): The economics of climate change: the Stern review. Cambridge University Press Cambridge, 712 pp. – Tainter J. (1988): The collapse of complex societies. Cambridge University Press Cambridge, 260 pp. – Townsend A. R., Howarth R. W., Bazzaz F. A., Booth M. S., Cleveland C. C. et al. (2003): Human health effects of a changing global nitrogen cycle. Front. Ecol. Environ. 1: 240-246.– UNEP (2007): Global Environment Outlook 4. Environment for development. UNEP Nairobi, Kenya, 572 pp. – Vitousek P. M., Aber J. D., Howarth R. W., Likens G. E., Mason P. A. et al. (1997): Human alterations of the global nitrogen cycle: causes and consequences. Ecol. Appl.7: 737-750.