Půda v Arktidě roztává. Česká vědkyně zjišťuje, zda to ovlivní oteplování

Výzkum daleko na severu může být docela dobrodružný. Když doktorka Voříšková z Mikrobiologického ústavu Akademie věd ČR v Praze vypráví o jedné ze svých cest, asi jí nebudete závidět.

Nejdřív to vypadalo, že společně s kolegyní budou muset překonat jenom obtížně vyslovitelné názvy destinací. Doletěly z Prahy přes Kodaň na největší grónské letiště Kangerlussuaq. Pak dalším letadlem do města Ilulissat. Odtud je trajekt přepravil do cílové destinace, na ostrov Qeqertarsuaq do stejnojmenného městečka s necelou tisícovkou obyvatel.

Poslední část cesty však byla podstatně složitější než jazykolam.

„Strašně pršelo a foukalo. Na trajektu jsme my dvě byly jedinými pasažéry. Místní asi věděli, proč ten den nikam nepluli,“ vzpomíná Jana Voříšková.

„Několikametrové vlny s trajektem pořádně házely. Dopravní společnost naštěstí loď vybavila dostatečným množstvím pytlíků pro případ nevolnosti. Plavba, podle jízdního řádu dvouhodinová, se protáhla na dvojnásobek. Kapitán několikrát hlásil, že se kvůli velkým vlnám budeme muset vrátit. Pak oznámil, že vypadl jeden z motorů, takže bude líp se nevracet, protože cílový přístav je blíž. I kapitán pak říkal, že to byla nejhorší plavba sezóny. Když druhý den přicestovali účastníci expedice z Kodaňské univerzity, měli už cestu docela příjemnou.“

Jana Voříšková uskutečnila už tři výpravy do Grónska a čtvrtou, pokud všechno vyjde, plánuje na příští léto. Co ji k tomu vede?

V Arktidě se v průběhu tisíciletí hromadila odumřelá biomasa – rostliny, mikroorganismy i mrtvá zvířata. V tamním permafrostu neboli dlouhodobě zmrzlé půdě se tato hmota v důsledku nízkých teplot prakticky nerozkládala. Nyní však teploty ve světě, i v Arktidě, stoupají.

Větší teplo v této oblasti prospívá místním mikroorganismům, které jsou schopny nahromaděnou biomasu rychle rozkládat. Při tom vznikají plyny, zejména oxid uhličitý a metan, jež v atmosféře zvyšují skleníkový efekt, čili zase vedou ke zvyšování teploty.

Důležitá otázka nyní zní, jak moc to bude posilovat globální oteplování.

„To se zatím nedá přesně určit. Existuje i hypotéza, že vyšší teplota v některých oblastech Arktidy vysuší půdu. Místní mikroorganismy, zvyklé na chlad a vlhkost, se tím postupně zase utlumí, takže skleníkových plynů nakonec tolik nevytvoří,“ popisuje Jana Voříšková.

„Nedá se vyloučit ani hypotéza, že když permafrost roztaje, vyroste na jeho místě více rostlin, třeba keřů. Při fotosyntéze budou stahovat více oxidu uhličitého z atmosféry a ukládat jej do půdy. To by mohlo snížit množství oxidu uhličitého uvolňovaného z arktické tundry,“ doplňuje doktorka Voříšková a dodává, že vědci musí zjistit, který efekt a do jaké míry převládne.

K výzkumu arktické tundry se Jana Voříšková dostala po studiu Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze. Diplomovou práci i práci doktorandskou dělala v Mikrobiologickém ústavu Akademie věd ČR na téma mikroorganismů v lesních půdách. Poté vyhrála výběrové řízení a zamířila do Dánska, kde společně s vědci z Kodaňské univerzity začala v laboratoři zkoumat arktické mikroorganismy. A také podnikla první dvě výpravy do Grónska, které je dánským zámořským autonomním územím.

„Mikroorganismy v Arktidě ještě nejsou dobře probádané. Je to z vědeckého hlediska zajímavé místo, kde se dá zjistit něco úplně nového,“ komentuje.

Když se vrátila do pražského Mikrobiologickém ústavu, udržovala stále spolupráci s Kodaňskou univerzitou. Na své výzkumy získala prestižní grant Junior Star od Grantové agentury ČR. Tyto peníze, které mohou dostat velmi úspěšní mladí vědci na zajímavý výzkumný projekt, jí umožnily vytvořit pětičlennou výzkumnou skupinu. A mohla se do Grónska vypravit potřetí.

Navíc na svůj výzkum obdržela i grant Marie Curie financovaný Evropskou unií a také grant z amerického vládního Společného genomového institutu, který získala, ještě než se letos k moci dostala administrativa prezidenta Donalda Trumpa.

Při pobytu v Grónsku Jana Voříšková společně s dalšími výzkumníky staví malé skleníky z plexiskla beze střechy, které pokládají na půdu. Střecha chybí proto, aby se pod ní půda nevysušila. Toto zařízení zvýší v létě teplotu uvnitř průměrně o dva stupně.

Stavějí také sněhové zábrany. V místě jejich experimentů fouká vítr vždycky od moře. V zimě se tedy na jedné straně zábrany vytvoří izolační vrstva sněhu o několik desítek centimetrů vyšší než v okolí. Půda pod ní je pak teplejší. Takto vědci vytvoří podmínky, které podle klimatických modelů v daném místě nastanou v příštích desetiletích.

Na jiných přesně ohraničených plochách vědci zapálili požáry a nechali vegetaci shořet. „V Grónsku se stoupající teplotou přibývá i požárů. Potřebujeme vědět, jaký vliv to na ekosystém má,“ objasňuje Jana Voříšková.

Po několika letech se výzkumníci na vytvořené experimentální plochy vraceli. Vždy brzy ráno vyráželi do terénu, aby odebrali vzorky půdy ze skleníků, od sněhových zábran, z bývalého spáleniště i z běžného terénu. Museli přitom překonávat velkou nepřízeň přírody: komáry.

„Práce v Grónsku děláme v létě, kdy je tam přijatelné počasí. V červenci, když svítí slunce a nefouká vítr, bývá v oblasti našeho výzkumu, zhruba v polovině západního pobřeží ostrova, počasí i na šortky. V srpnu se ochlazuje a koncem září už padá první sníh. Ale šortky si nemůžete ani v červenci obléct, protože by vás sežrali komáři. Jsou strašní, žádný repelent nepomáhá. Potřebujete pevné oblečení s dlouhými rukávy, které komár neproštípne, a ještě přes hlavu ochrannou síťku,“ vypráví.

Odpoledne pak na stanici, kterou provozuje Kodaňská univerzita, získané vzorky půdy zpracovávali a zamrazili. V termoboxu následně zásilka putovala do Prahy.

Tady je úkolem doktorky Voříškové a jejích kolegů v laboratoři určit, jak se změnilo složení mikroorganismů v místech, kde bylo tepleji. „Jiní kolegové přímo v Grónsku používají detektory, které sledují produkci oxidu uhličitého v ohřáté půdě. Data teď dáváme dohromady,“ říká Jana Voříšková.

Nehledá jednu bakterii po druhé pod mikroskopem, to by bylo nadlouho. Z odebraných vzorků půdy získává v pražské laboratoři DNA, tedy genetickou stopu všech mikroorganismů, které ve vzorku jsou.

„V jednom gramu půdy mohou být stovky až tisíce druhů bakterií nebo mikroskopických hub. Výsledkem jsou obrovské datasety, vlastně excelové tabulky o tisících řádků, které jednotlivé zjištěné druhy popisují,“ vysvětluje Jana Voříšková.

Jak dodává, vývoj v molekulární biologii jde dopředu velice rychle. „V roce 2009 jsem obhajovala svoji diplomovou práci, která se zabývala mikroorganismy v lesních půdách. Také jsem při tom používala genetické rozbory. Ale dnes díky pokrokům v technice, které zlevnily používané přístroje, dokážeme využívat genetická data mikroorganismů mnohem důkladněji,“ poznamenává.

Porovnáním s existujícími databázemi se dá určit, které známé bakterie na zkoumaných místech v Grónsku žijí, případně že tam jsou ještě nějaké neznámé. Když pak odběry vzorků a následné genetické analýzy po čase opakují, mohou vědci díky srovnání poznat, které bakterie přibyly. nebo naopak ubyly v běžné půdě, které v půdě ze skleníků a které v půdě u sněhových zábran. Prostě, je možné zjistit, jaký vliv vyšší teplota na arktické půdní bakterie opravdu má.

Mezi výzkumy Arktidy stihla Jana Voříšková ještě další vědecký pobyt. V Lawrenceově národní laboratoři v kalifornském Berkeley rovněž zkoumala mikroorganismy z extrémních končin, tentokrát z tropické Panamy. Ale také si porovnala, jaké podmínky pro vědce kde panují.

„V té době, ještě před nástupem prezidenta Donalda Trumpa do jeho druhého období, bylo v Kalifornii svobodné, neformální a hodně inspirativní vědecké prostředí. Tam se pořád něco děje, potkáváte se se světovými kapacitami. Ale je to hektický život, bez auta se nikam nedostanete. Oproti tomu Kodaň, kde jsem pracovala předtím, je příjemné město k žití. Všude dojedete na kole, Dánsko má dobře nastavenou rovnováhu mezi pracovním a soukromým životem,“ srovnává.

Pak se jí v USA narodilo dítě. „Pochopili jsme s manželem, že se musíme vrátit do Prahy. Podmínky pro matky jsou v Americe nastaveny hodně drsně. Ženy se do práce vracejí dva, tři měsíce po porodu. Výjimečně zaměstnavatel může jako benefit jeden dva měsíce jakoby mateřské dovolené přidat, ale to je všechno.“

V Česku je situace úplně jiná. Druhé dítě přivedla na svět v roce 2022. „Vedla jsem výzkumný tým, potřebovala jsem na některých věcech pracovat třeba na nějaký omezený úvazek, manžel mě v tom podporoval. Ale u nás je to tak, že když se chcete při dítěti hned třeba jen zčásti věnovat práci, vypadáte divně a ještě vám to předpisy neumožňují. Stejně ani nemáte kam dítě umístit. Takže jsem po večerech seděla u počítače a občas s miminkem zaběhla na nějaké odborné jednání, abych neztratila kontakt se svým výzkumem.“

Jak říká, nejlepší systém pro rodiče mohla pozorovat v Dánsku. „Tam obvykle máma zůstane půl až tři čtvrtě roku doma a má docela dobré mateřské příspěvky. Pak obvykle péči o dítě převezme zhruba na tři měsíce táta. A poté může dítě být ve školce, která je kvalitní a levná. Přišlo mi, že s tímhle jsou rodiny docela spokojené.“

Teď už je jejím synům šest a tři roky a Jana Voříšková se zase může naplno věnovat vědecké práci. Přidala si k ní i spolupráci v jednom z hodnotících panelů Grantové agentury ČR. „V nich vědci posuzují návrhy vědeckých projektů svých kolegů. Je to časově náročné, ale takto odborníci, ne aparát agentury, vybírají, které projekty jsou nejslibnější a nejlépe připravené, takže jim pak jsou přiklepnuty peníze na uskutečnění,“ oceňuje.

Ale hlavně dokončuje odborné práce o vlivu arktických mikroorganismů na světové klima. A také o tom, jaké genetické vlastnosti mají tamní odolné mikroorganismy, aby dokázaly přežít v extrémních podmínkách Arktidy. Možná jejich geny jednou půjde použít v moderních biotechnologiích.

„Pro publikování v mezinárodních vědeckých časopisech musíme všechno dobře zdokumentovat a předat k posouzení odborným recenzentům,“ shrnuje. „Ve vědeckém světě se v této fázi ještě nepovažuje za vhodné výsledky představovat v médiích. Ale věřím, že to budou odborně zajímavé a významné publikace.“