Každá rostlina si okolo sebe vytváří vlastní zoologickou zahradu, říká botanik

Rozhovor si také můžete poslechnout v audioverzi.

Rostliny dokážou ovlivnit půdu až do vzdálenosti několika metrů, říká v rozhovoru pro Seznam Zprávy botanik Tomáš Dostálek. Výzkum, který s kolegy provádí na haldách po těžbě uhlí, by tak mohl pomoci nastavit plány péče o chráněná území. Případně přispět k tomu, aby se na těchto plochách podporovala druhová rozmanitost.

Na jaké rostliny jste svůj výzkum zaměřili?

Náš tým zkoumá zhruba 20 let suché trávníky v Českém středohoří, kde existují úžasná společenstva, na jednom čtverečním metru nacházíme i 30 a více druhů cévnatých rostlin. Jde o rostliny s vyvinutými cévními svazky pro transport vody a živin, které jim umožňují růst do větších rozměrů, patří mezi ně plavuně, kapradiny a semenné rostliny čili například jehličnany a kvetoucí rostliny. My jsme si vybrali sveřep vzpřímený a oman vrbolistý.

Proč zrovna oman a sveřep?

Vztahy pod povrchem půdy jsou extrémně složité. Současně tam působí například vlhkost, teplota, kyselost, nebo zásaditost zeminy, množství dusíku, fosforu a dalších živin, přítomnost půdních organismů a mnoho jiných okolností. Sveřep a oman jsme vybrali, neboť s nimi už máme zkušenosti z předchozích studií, a můžeme je proto dobře sledovat. Chceme je tedy prozkoumat co nejlépe, a pak připravit další studie s více druhy.

Jak probíhaly pokusy?

Společně s kolegy, kteří sledují přirozenou obnovu porostů na haldách po těžbě uhlí, jsme kromě omanu a sveřepu sledovali také mrkev obecnou a třtinu křovištní. To jsou druhy typické pro rané fáze po těžbě na výsypkách. Truhlíky dlouhé 80 centimetrů jsme naplnili sterilní zeminou bez půdních organismů, tedy bez bakterií, hub a hlístic (v tomto případě červíci o velikosti půl milimetru-pozn. autora).

Na jeden konec jsme umístili perforovaný květináč, ve kterém jsme pěstovali vybranou rostlinu s přidanou půdou; obsahovala i organismy z původních lokalit. Poté jsme sledovali, jak kořeny truhlíkem postupují a vyčerpávají z půdy dusík, fosfor, draslík a hořčík. Zajímalo nás také, jak se šíří půdní biota, to znamená houby, hlístice a bakterie, které také významně ovlivňují růst rostliny.

Co jste zjistili?

Předpokládali jsme, že hlístice, které jsou největší a nejpohyblivější, se budou šířit nejrychleji. Houbové patogeny zůstanou v blízkosti kořenů a mycelia hub (tenká vlákna pod povrchem - pozn. autora) prorostou v truhlíku co nejdále.

Výsledky ale ukázaly něco jiného. Hlístice se sice dokázaly pohybovat, ale jejich počet rychle klesal se vzdáleností od rostliny a jejich složení odpovídalo dostupnosti potravy. Houbové patogeny se šířily rovnoměrně po celé délce truhlíku a jejich výskyt nezávisel na vzdálenosti od kořenů.

Houby se naopak objevovaly téměř výhradně v těsné blízkosti kořenů a jejich mycelia se dál šířily velmi omezeně, což je v rozporu s běžným očekáváním. Bakterie reagovaly na vzdálenost od kořenů nejvýrazněji – jejich početnost i složení se měnily v závislosti na živinách a kyselosti půdy, které ovlivňují samotné rostliny. Není tedy snadné zjistit, do jaké míry může být složení půdy pro rostlinu prospěšné, nebo naopak škodlivé.

V čem je hlavní přínos vašich pokusů?

Náš výzkum je unikátní, protože jsme sledovali celou škálu proměn v půdě od místa, kde jsme rostlinu pěstovali, až na konec truhlíku. Dosavadní pokusy zatím většinou zkoumaly jen změny v blízkosti kořenů, nebo se porovnávají poměry v půdě přímo u rostliny s místy, kam kořeny nedorostly.

Jak daleko a hluboko kořeny v přírodě pronikají?

Hodně záleží na kořenovém systému, sveřep má svazčité kořeny, které nesahají příliš daleko, třtina křovištní zase rychle vysílá své oddenky, které posléze zakořeňují, a rychle se tak šíří až do několikametrové vzdálenosti.

Pro rostlinu je množství půdních organismů velmi důležité, jak ovlivňuje jejich skladbu?

Je to poměrně složité, ale zjednodušeně lze říct, že díky kořenovému systému a opadávání listů si každá rostlina okolo sebe vytváří vlastní zoologickou zahradu sestavenou z hub, bakterií a hlístic. Tato půdní biota pak ovlivňuje nejen rostlinu samotnou, ale také její potomky a sousedy jiných druhů.

Zaměřili jste se na podzemí, jak jste zkoumali procesy v místech, kam běžně nevidíme?

Odebírali jsme vzorky půdy v různé vzdálenosti od pěstovaných rostlin a v laboratoři jsme analýzou DNA určovali druhy bakterií a hub. Hlístice jsme pozorovali pod mikroskopem a sledovali jejich tvar a další morfologické znaky. Existuje přibližně třicet tisíc druhů hlístic, které se rozlišují do základních skupin podle toho, co konzumují. My jsme v truhlících identifikovali nejčastěji hlístice, které se živí bakteriemi, dále požírače kořínků a jen malé množství predátorů a všežravců.

Zkoumáte, jak by se působení rostlin na půdu dalo využít v náš prospěch. Když budeme vědět, že určitá rostlina dovede půdu měnit, tak ji tam vysadíme. Lidi přece často chtějí přírodu přizpůsobit tak, aby jim „sloužila“.

Kolegové zkoumající výsypky zjistili, že je výhodnější, aby na haldy přirozenou cestou nalétaly semena rostlin a stromů, než na plochy navážet zeminu a uměle je za velké peníze osazovat. Pozemky, na kterých zkoumáme suché trávníky, jsou často v chráněných územích, moc tam tedy zasahovat nemůžeme. Ale v Českém středohoří dříve rozorávali a měnili na pole i plochy pro zemědělství nevhodné. Ty nyní leží ladem.

V rámci diplomové práce jedna studentka přenesla na opuštěné plochy půdní mikroorganismy odebrané z bohatých trávníků. Mohly by pomoci k uchycení dalších vzácnějších druhů rostlin a přispět ke vzniku druhově bohatého společenstva rostlin. Ovšem žádný silný vliv na biodiverzitu to nemělo.

Proč se to stalo?

Možná to způsobilo používání přípravků na hubení plevelů a plísní, které se často zvláště dříve aplikovaly v zemědělství. Jejich negativní účinek na půdní organismy může trvat i několik desítek let, jak ukázal náš jiný experiment. Bylo by zajímavé zopakovat podobný pokus na více místech, protože každá lokalita má jinou skladbu rostlin a historii hospodaření. Možnost obnovit na opuštěných polích druhově bohaté trávníky tedy teoreticky existuje.

Mohou poznatky z výzkumu přispět k udržování ploch, na kterých poroste hodně druhů rostlin?

Vypadá to, že druhově bohatým trávníkům prospívá takzvaná negativní zpětná vazba. Srozumitelněji řečeno: dominantní rostlina vyčerpává v půdě dusík, fosfor a další důležité živiny, přirozeně tak zajistí, aby v jejím okolí nevyrostlo příliš mnoho potomků, protože by strádali.

Dalším způsobem, jak rostlina negativně ovlivňuje půdu, je fakt, že pokud je na jednom místě stále stejný druh, rozmnoží se pro danou rostlinu specializovaní škůdci, kteří napadají listy a kořínky. Další generaci se na takovém místě už moc nedaří.

Znamená to, že nová generace dominantní rostliny úplně vymizí?

Negativní zpětná vazba je úplně nevypudí, ale vytvoří místečka, kde se mohou uchytit jiné, často i vzácné druhy, které by v hustém porostu jinak nevyrostly, protože nejsou konkurenčně dost silné.

Není to v rozporu s tím, že každý jedinec v přírodě se snaží rozmnožit a zanechat po sobě potomky?

Já si to představuji tak, že druhově bohatý trávník je vlastně taková velká soustava polí, kde se střídavě pěstují plodiny. Na suchém trávníku je taky potřeba, aby se druhy střídaly, protože kdyby tam rostlo pořád jenom pár dominantních, půda by se vyčerpala a patogeny vázané na dominantní druhy by se přemnožily. Když funguje mozaika druhů, může jich být i na poměrně malé ploše velké množství.

Co chcete ještě zjistit?

Nyní vyhodnocujeme další fáze experimentů s truhlíky, které jsem popisoval na začátku. Ve změněné půdě z různých částí truhlíku jsme znovu pěstovali rostliny omanu, sveřepu, mrkve a třtiny a sledovali jsme, jaký vliv má nově vytvořená skladba půdních mikroorganismů na potomky. A to celé jsme zopakovali ještě jednou. Podle prvních výsledků to vypadá, že společenstvo půdních organismů, které si v truhlíku vytvořila první generace rostlin, přetrvává ještě minimálně další dvě generace a možná i mnohem déle.

Kam zaměříte další výzkum?

Zajímá nás, jestli znalosti získané z kontrolovaných pokusů v truhlících ve skleníku platí také v přírodě. Na místech, kde vedle sebe roste až 30 druhů.

Kdo by měl mít o vaše poznatky zájem?

Často komunikujeme s profesionálními ochránci přírody. Například s nimi konzultujeme, jak nastavit plány péče o chráněná území nebo jakým způsobem podporovat druhovou rozmanitost na těchto plochách.

Naše práce je ale součástí základního výzkumu a ten obvykle nemá okamžité praktické využití. Snažíme se porozumět tomu, jak se různé skupiny organismů v podzemí šíří a jak to rostlinám prospívá, nebo škodí. Tyto poznatky pak mohou posloužit k plánování pokusů, které přinesou informace využitelné v praxi.