Pôda, podpora života a ukladanie uhlíka
Pôda je podporou života pre nespočetné množstvo organizmov vrátane ľudí. Je pôvodcom mnohých „ekosystémových služieb“ pre ľudské spoločnosti: podporuje poľnohospodársku výrobu, reguluje zloženie atmosféry, ukladá a čistí sladkú vodu. Dokáže stabilizovať a eliminovať znečisťujúce látky alebo dokonca kontrolovať patogény. Pôda je jedným z najväčších rezervoárov biodiverzity na Zemi. Je domovom asi 25 % známych druhov organizmov. Pôda je tiež najväčším zásobníkom suchozemského uhlíka: v prvom metri hĺbky sa odhaduje približne 1,5 bilióna ton (Gt) uhlíka.
Odkiaľ pochádza organický uhlík v pôde?
Rastliny berú oxid uhličitý (CO2) z atmosféry pri fotosyntéze a prenášajú jeho veľký podiel (50 % v priemere) z organických molekúl do pôdy prostredníctvom exsudácie koreňov alebo produkcie odumretej hmoty. Dodávanie organického uhlíka do pôdy sa líši v závislosti od jednotlivých druhov rastlín a spôsobu hospodárenia.
Mikroorganizmy (hlavne baktérie a huby) potom regulujú osud uhlíka v pôde: stabilizujú ho v organicko-minerálnych komplexoch vo viac-menej stabilnej forme alebo ho využívajú ako zdroj biomasy alebo energie. V druhom prípade sa vracia do atmosféry ako CO2. To sa nazýva „pôdne dýchanie“ alebo „heterotrofné dýchanie“. Rozdiel medzi množstvom uhlíka, ktoré prichádza do pôdy, a množstvom, ktoré z neho vychádza, určuje, či pôda pôsobí ako výlevka alebo zdroj CO2. Mechanizmy, ktoré regulujú osud uhlíka v pôde, sú zložité a stále nie sú dostatočne pochopené. Globálne sa odhaduje, že v poľnohospodárskych systémoch bude iba 10 % uhlíka dodávaných v rastlinnej biomase, trvalo udržateľne uložených v pôde. Niektoré štúdie usudzujú, že syntéza stabilných foriem uhlíka je najmä výsledkom vylučovania koreňov a následnej transformácie mikroorganizmami.
Sekvestrácia uhlíka v pôde preto závisí od viacerých faktorov vrátane využívania pôdy, ktoré podmieňujú kvantitu a kvalitu organických vstupov, zloženie biologických spoločenstiev a klimatické podmienky.
Otázka uhlíka umožňuje riešiť dve hlavné obavy spoločností:
- Zmiernenie skleníkových plynov: v súčasnom kontexte klimatických zmien je biologická sekvestrácia organického uhlíka v pôde finančne nenáročnou stratégiou ekologického zmierňovania bez nepriaznivých účinkov. Odhaduje sa, že zvýšenie TOC (Total organic carbon) o 10 % celkovo môže znížiť v atmosfére koncentráciu CO2 od 110 ppm.
- Potravinová bezpečnosť: obsah organického uhlíka v pôde určuje jej štruktúru (agregácia, pórovitosť), a teda aj správanie sa vody v pôde, jej náchylnosť na eróziu, jej schopnosť zadržiavať živiny a teda jej kvalita. V mnohých regiónoch je degradácia pôdy (strata úrodnosti alebo dokonca strata pôdy eróziou) priamo spojená so stratou TOC. Dotknuté ľudské populácie, ktoré sú obzvlášť ohrozené potravinovou neistotou, sa sústreďujú v regiónoch, v ktorých sú pôdy veľmi vyčerpané (južná Ázia, Tichomorie, subsaharská Afrika), zvyčajne v dôsledku poľnohospodárskych postupov. Nevhodné poľnohospodárske postupy a ich účinky sú často zhoršené zmenou klímy.
Medzi potravinovou bezpečnosťou, degradáciou pôdy a zmenou podnebia teda existuje silné prepojenie.
Ohrozenie pôdy v meniacom sa svete
Pôdy sú však neúprosne degradované alebo ničené. Vyčerpávajú sa najmä v dôsledku zintenzívnenia poľnohospodárstva: podľa Francúzskeho vedeckého výboru pre dezertifikáciu štvrtina poľnohospodárskej pôdy už nie je schopná vyprodukovať žiadnu úrodu.„Okrem toho rastú aj mestské oblasti alebo oblasti ovplyvnené ľudskou činnosťou. Prebiehajúce klimatické zmeny ovplyvňujú aj pôdu as nimi aj biologické spoločenstvá, ktoré v nich žijú, ich biologické funkcie a súvisiace ekosystémové služby. O to viac, že tieto spoločenstvá (najmä mikrobiálne) zohrávajú ústrednú úlohu v biológii globálnych zmien: riadia mnoho procesov výroby alebo spotreby skleníkových plynov, ako je oxid uhličitý (CO 2), oxid dusný (N2O) alebo metánu (CH4). Preto je nevyhnutné pochopiť, ako mikroorganizmy a procesy, ktoré vykonávajú, reagujú na zmenu podnebia, aby sa predvídali jej účinky. V meniacom sa svete budú horúce a niekedy suchšie alebo častejšie klimatické anomálie (suchá, povodne …)
Zohráva pôda naďalej svoju úlohu pri sekvestrácii uhlíka a zmierňovaní zmeny klímy?
Nie je ľahké odpovedať na túto otázku, pretože zložky zmeny klímy ovplyvňujú mikroorganizmy priamo, zmenou ich bezprostredného prostredia (teplota, dostupnosť vody atď.). Ale tiež nepriamo, zmenou rastlinných spoločenstiev a ich fyziológie, ktorá určuje množstvo a povahu organických substrátov privádzaných do pôdy.
Zvýšenie obsahu atmosférického CO2 by nemalo mať priamy vplyv na mikroorganizmy v pôde, kde je obsah CO2 prirodzene vysoký. Na druhej strane, v atmosfére obohatenej o CO2 sa zintenzívňuje fotosyntéza (hovoríme o „hnojení CO2“) a s ňou aj toky uhlíka (príspevky uhlíka do pôdy exsudáciou, produkciou pozberových zvyškou, dýchaním pôdy atď.), so spätnoväzbovými účinkami a obmedzeniami v zložitých živinách.
Je logické, že globálne otepľovanie by malo urýchliť enzymatické reakcie mikroorganizmov a tým aj mineralizáciu uhlíka a jej návrat do atmosféry vo forme CO2. Predpovede však nie sú jednoduché a následky zvýšenia teplôt na zásoby TOC závisia od druhu dotknutého ekosystému. Najmä globálne otepľovanie bude mať pravdepodobne silný vplyv na pôdu vo vyšších zemepisných šírkach, akým je permafrost, pričom ich rozmrazovanie uvoľňuje obrovské množstvo skleníkových plynov (najmä metánu), ktoré sami prispejú k otepľovaniu.
Suchší svet?
Predpovede vývoja zrážok sú komplexné, globálne predpovedajú klimatológovia do konca storočia nižšie priemerné ročné zrážky a častejšie obdobia sucha v južnej Európe (údaje PESETA). Mikrobiálne procesy v pôdach sú do veľkej miery závislé od dostupnosti vody. Okrem toho frekvencia, intenzita a trvanie epizód sucha ovplyvňujú aj reakciu pôdnych mikrobiálnych spoločenstiev a súvisiacich procesov, čo sťažuje predpovedanie dôsledkov zmien režimov zrážok na procesy ukladania uhlíka v pôdach.
Okrem toho jednotlivé zložky klimatických zmien (otepľovanie, zmena zrážkových režimov atď.) pôsobia súčasne, ale niekedy s opačnými dôsledkami, biologickými procesmi a zložitými a málo známymi interakciami.
Sľubnou pákou na moduláciu ukladania biologického uhlíka v pôde je diverzita rastlín. Strata biodiverzity by tak mohla mať negatívny vplyv na zásoby TOC. Tieto viaceré faktory spôsobujú, že predpovede týkajúce sa osudu uhlíka v pôde sú veľmi zložité.
Záver
Vzhľadom na rozmanitosť zúčastnených faktorov a ich vzájomné pôsobenie je v konečnom dôsledku známych len málo informácií o celkovej reakcii mikrobiálnych spoločenstiev na zmenu klímy a jej dôsledkoch z hľadiska sekvestrácie uhlíka. V júni 2019 skupina vedcov varovala: „Ignorovanie úlohy mikrobiálnych spoločenstiev v kontexte hospodárenia a zmeny podnebia môže viesť k našej vlastnej strate.“ V čase, keď sa degradácia pôdy neustále zvyšuje (IPCC 2019), však inštitúcie usilujú o integráciu ochrany pôdy do svojho právneho rámca. Zachovanie pôdy a zásoby uhlíka je preto hlavnou otázkou, ktorá má významné sociálno-ekonomické dôsledky (správa CGDD-EFESE). V záujme ochrany pôdy a ich úlohy pri zmierňovaní zmeny podnebia je nevyhnutné lepšie porozumieť osudu uhlíka v pôde. Pretože s tým súvisí všetko! Ochrana pôdy a ich organických látok znamená podporu biodiverzity, boj proti erózii, zdravie pôdy a úrodnosť, ale aj boj proti globálnemu otepľovaniu a jeho dôsledkom.
Zo zdroja: sfecologie.org pripravil Tomáš Baran
Odkaz na pôvodný článok: https://www.sfecologie.org/regard/r89-nov-2019-fromin-chevallier-et-robin-sols-et-changement-climatique/
