Doc. Mgr. Petr Pokorný Ph.D. biolog paleoekolog

Doc. Mgr. Petr Pokorný, Ph.D., (*1972), významný český biolog, paleoekolog (historická ekoogie), vědec a vysokoškolský pedagog, vystudoval biologii na Přírodovědecké fakultě UK a Biologické fakultě JČU. V Centru pro teoretická studia, společném pracovišti UK a AV ČR, se zabývá kvartérní paleoekologií. Přednáší na Přírodovědecké fakultě UK. Ve své práci se věnuje vztahům mezi přírodními a kultuními (civilizačními) jevy a tomu, jak jejich vzájemná souhra tvoří "velké" ekologické dějiny naší planety. Spolupracuje s Prof. Miroslavem Bártou. 

• zabývá se výzkumem pylové analýzy a díky tomu odhaluje minulost

Více

Zemědělství

Již před 12 000 roky bylo zemědělství na Předním východě (Izrael, Turecko) odkud se šíří do celého světa. Člověk cíleně konstruuje umělé ekosystémy (počátek zemědělství), které přišlo s výrazným oteplením v Holocénu (po skončení doby ledové).

• Do střední Evropy přišlo zemědělství před 7 500 roky (Neolit).
• Docházelo ke změně konektivity zvětšoval se vymýcený les a zvětšovalo se území, které bylo užíváno zemědělstvím.
• V první fázi byla zajištěna konektivita lesa (vymýcené plochy v rámci lesa) a následně došlo ke stavu, kdy les byl v menšině (bezlesí) a tvořil ostrůvky v obhospodařované krajině - dochází ke změně konektivity biotopů - to způsobilo zemědělství.
• Zemědělství znamená usazení na místě bohatnutí, rozvoj a vznik měst.

Platí zejména pro Česko a střední Evropu (vliv člověka na lesní ekosystémy)

Jered Daimond (Kolaps)

Mluví o Mezopotámii a o jejím rozvoji a zániku (důsledek klimatických změn a zavlažování v zemědělství - došlo k zasolení půdy)

• enviromentalistický pohled na zánik civilizací
• zavlečené krysy zničily palmy, které byly důležité pro život obyvatel na Velikonočních ostrovech

Kolapsy složitých společností Joseph A. Tainter je názorově bližší P. Pokornému

• technologie a inovace jsou řešením problémů v každé civilizaci

Nárůstem civilizace narůstá její složitost a to je paradoxní (například vznik písma, dlužní úpisy, rozvoj zavlažovacích prací atd.), technologie řeší problémy a sami zakládají nové problémy (roste komplexita a společnost se stane tak složitou a organizačně náročnou, je náchylná ke změnám vnitřním i vnějším, až zkolabuje), mandatorní výdaje přesahují zisk, systém se hroutí

Globální odlesnění, nejtmavší modrá byla před 5 000 roky používána pro zemědělské účely

Měřil se obsah metanu, intenzivní zemědělská činnost zvýšila pravděpodobně obsah metanu (protože s oteplením obsah metanu klesá, v meziledové době dochází k poklesu koncentrace metanu a měl by pokračovat, ale před 3 -4 000 začal postupně stoupat v mokřadech, kde se pěstovala rýže dochází ke vzniku metanu)

• podle Ruddimana by měl antropocén z tohoto důvodu začínat před 4 000 roky.
• dnes podle výzkumu se však tento zvrat v produkci metanu nepřipisuje člověku.

TERRA Preta

Amazónie (obraz poslední divočiny) je na mapě znázorněna jako divočina (světlá plocha), tato teorie padla s objevením úrodné půdy Terra Preta (Černá zem, Amazonská tmavá země, "Biochar" ), která je mnohem úrodnější než běžná amazonská půda.

• Po odlesnění jsou z letadla vidět pozůstatky ohrazených areálů a zavlažovacích kanálů, cest a silnic.
• Terra preta (antropogenní půda, vytvořená lidmi) je v podstatě umělá velmi úrodná půda vytvořená zemědělci na velkých plochách Amazonie, a vyskytuje se zejména podél řek (Amazonka, Orinoka a další přítoky), jsou tam uměle navršené pahorky kvůli povodním, TP vznikala pálením a přenášením úrodné půdy a do půdy pro provzdušnění rozbíjeli keramiku.
• Vysvětlil se jev hyperdominance užitkových stromů (je zde nápadně velký výskyt stromů s jedlými plody než se stromy s plody nejedlými), Amazonský prales je v podstatě zpustlým sadem (před 2 000 roky) - skončilo to kolem roku 1610 (kolonizace Jižní Ameriky a díky nemocím pomřelo místní obyvatelstvo) a od té doby zarůstá Amazónie druhotným pralesem (kolem roku 1610 začala Amazonie opět zarůstat a akumulovala CO2, bylo to potvrzeno i sondami v ledovcích.)
• Terra preta má rozlohu kumulovaně cca 155 000km2 a tvoří cca 3,2 % povodí Amazonky.
• Terra preta může mít výnosy až o 330 % větší oproti sousedním zeminám, mocnost vrstvy je cca 0,5-2m a má vysoký obsah uhlíku až do 150 g C / kg půdy (spalování dřeva bez přístupu vzduch-dřevěné uhlí), zatímco okolní půda má pouze 20-30 g C / kg, díky mocnosti úrodné vrstvy má schopnost regenerace a plodí stovky roků na rozdíl od ostatní půdy, které po vypálení je po 2-5 letech neplodná.
• Staří terra prety se odhaduje mezi 2 000 - 5000 roky, díky kolonizaci Jižní Ameriky  a šíření nemocí toto území postupně zarostlo po roce 1610 druhotným pralesem.

Výskyt Terra preta (modré plochy, oranžová je typická amazonská neúrodná půda) v povodí Amazonky

https://instituteofintuition.com/terra-preta/ 

https://www.sciencemag.org/news/2014/01/searching-amazons-hidden-civilizations

https://resource.wur.nl/en/show/New-light-on-dark-earth.htm 

V Česku (střední Evropa ve středověku tzv. Medieval maximum) v průběhu 12 a 13. století dochází k velkému zlomu (největší změna doby poledové na našem území).

• Vzniká stát, města, kolonizují se původní lesní oblasti, zavádí se nové zemědělské technologie.

• Největší rozmach zemědělství je v období baroka až do 19 století, kdy byla krajina nejvíce využívána a odlesněna člověkem (souvisí to i s průmyslovou revolucí).
• 1790 James Watt Parní stroj počátek Antropocénu (průmyslová a zemědělská revoluce), začala se obdělávat, díky parním strojům, rozsáhlá území plání v USA, Jižní část Sibiře atd. Potom vznik hnojiv fosfáty, ledek, amoniak.
• To následně v průběhu 100 roků umožnilo velké zrychlení "The great acceleration" v globálním měřítku po 2. světové válce, které je taženo populační explozí (díky příznivému počasí, vynálezům automobil, hnojiva, ropa, průmyslová výroba atd.).
• Vstup člověka na oběžnou dráhu a na Měsíc.

Blíží se doba ledová?

Ano určitě přijde, navzdory současnému oteplování, protože jde o opakující se cyklus (střídají se doby ledové a meziledové), ale přesně neumíme určit kdy to bude (díky složitosti systémů, které to ovlivňují).

• My směřujeme cyklicky do další doby ledové (jsme na prahu nebo již jsme v glaciálu a směřujeme do suchého období). 
  

Petr Pokorný, zprávy z tisku:

18.1.2022 Fosfor je naprosto nenahraditelný zdroj. Jednou bude cennější než ropa, říká paleoekolog Petr Pokorný. Rozptýlený fosfor umí vytěžit jedině některé mikroorganismy a potom houby. O mykorhize a jejím významu pro rostliny jsme už mluvili. Některé mykorhizní houby dělají jenom to, že svoje podhoubí vyšlou hodně daleko, a sklidí dobře dostupný fosfor z velké plochy. Těm se říká "sklízeči" nebo "vyhledávači" fosforu, scavengers. Rostlině nahrazují velký povrch kořenového vlášení. Ony mají ještě větší povrch a rostlině ho poskytnou výměnou za cukr. Ale pro rostlinu je to důležité, protože tak z velké plochy získají rozpuštěný, tedy už biologicky uvolněný fosfor. Ještě účinnější jsou ektomykorhizní houby, kterým se říká miners, "těžaři". Ti umějí vytěžit fosfor přímo z apatitu a poskytnout ho rostlině. I když je to energeticky mnohem náročnější a chtějí za to víc cukru, který jim musí výměnou dodat rostlina. Ale pokud má rostlina dost světla a vláhy, a to, co jí chybí, je především fosfor, tak za něj cukr ráda vymění.

• Houba získá fosfor z apatitu, dodá ho rostlině, rostlina si ho zabuduje do biomasy, pak uhyne, a z její biomasy už se fosfor může uvolnit v biologicky aktivní formě. Rozpustné, využitelné. Což je přesně ten hlavní zdroj, který využívají živé organismy. Býložravci žerou rostliny, rozkladači fosfor recyklují do půdního roztoku, který je znovu použitelný pro ty živé.
• Jenže tento využitelný fosfor má jednu nepříjemnou vlastnost: hrozně rychle se váže na komplexy s kovy, hlavně se železem a hliníkem. Než se ho v půdním roztoku stihne chopit rostlina, už se zachytil na železo a hliník. A to je tak pevná vazba, že je pak ještě nedostupnější než v apatitu. Z této vazby už ho nezískají ani houby a je tak nenávratně ztracený.
  
• Koloběh fosforu většinou vypadá tak, že když máme čerstvou horninu vystavenou vzduchu a počasí, pomalu se v procesu zvětrávání uvolňuje fosfor z apatitu. Aktivně ho uvolňují také houby a další mikroorganismy. Tím vyroste koncentrace fosforu v půdním roztoku a to je pro ekosystém nejlepší stádium. Postupně se ale víc a víc fosforu váže na kovové komplexy, a dochází k téměř úplnému vymizení fosforu jak z primárního zdroje - apatitu, tak z půdního roztoku, a skoro všechen je v těch nerozpustných komplexech. V takovém ekosystému je jediným významnějším přirozeným zdrojem fosforu větrný transport na velké vzdálenosti.
  
• Ještě docela nedávno, před 6 000 lety, na Sahaře nebyla poušť, ale byla tam jezera a zelené sezonní savany. Jezerní pánve jsou sice dnes vyschlé, ale jejich sedimenty stále ještě obsahují hodně organického materiálu s obsahem snadno rozpustného fosforu ve formě fosforitů. Dnes vítr z vyschlých saharských jezer vyfoukává fosfority, které jsou poměrně lehké a přeletí díky pasátům dokonce přes celý Atlantický oceán a potom pohnojí Amazonský prales. Výzkumy v poslední době ukazují, že tohle je pro Amazonský prales hlavní zdroj fosforu. Kdyby nebylo tohoto větrného přenosu, tak není dnešní Amazonský prales. Místo tropického lesa by tam byla travnatá savana jako ve Venezuele nebo na jihu, v oblasti pampy. Takhle strašně limitující fosfor je.
  
• Podobně to probíhá v moři. Jakmile velký oblak prachu například ze Sahary padne do Atlantiku, okamžitě se jeho vody zazelenají rozvojem řasového planktonu. A objeví se organismy na ně navázané - zooplankton a spolu s ním hejna ryb, která se jím živí. Takže i na moře má takový zdroj velký vliv.
  
• Obecně, ze dna rybníka se dá fosfor získat, protože se neváže do kovových komplexů díky tomu, že se tam nachází v prostředí bez přístupu kyslíku. Proces vazby v anoxickém prostředí neprobíhá.
  
• Zvětrávání apatitu je hrozně pomalý proces. Tak pomalý, že se časově kryje se střídáním dob ledových a meziledových ve čtvrtohorách. Doba ledová znamená, že planeta je studená, souše jsou suché a panují na nich drsné podmínky. Zaniknou půdy, půdní pokryv plný komplexů fosforu s kovy eroduje, z podloží se obnaží horniny s apatitem. Fouká vítr a celá planeta se plošně hnojí navětralým prachem, který obsahuje apatit. Z velkých nánosů prachu eventuálně vznikají tzv. spraše, na kterých v naší době meziledové vznikají ty nejúrodnější zemědělské půdy, černozemě. V ledovcových vrtech v Antarktidě a v Grónsku je krásně zachycené, že prašnost ovzduší v glaciálu byla třeba o dva řády vyšší oproti současnosti. Příchod doby meziledové je pokaždé zlatá doba pro biosféru. Je teplo a na kontinentech mnohem víc prší. Vegetace bují, protože fosforu je dost a všechno je jím přirozeně prohnojené. Ale po pár tisících letech se fosfor vyčerpá, protože všude na povrchu vznikly půdy, v nich je fosfor biologicky zužitkovaný a víc a víc se váže do kovových komplexů. Takový je v kostce přirozený cyklus fosforu v rytmu čtvrtohorních ledových a meziledových dob.
• Dnes už jsme v době suboptimální, kdy je limitace fosforem na souši zásadní. A musí přijít další doba ledová, aby vlastně zdevastovala tuhle biosféru, obnažila nové horniny a cyklus mohl začít nanovo. Trošku to zjednodušuju. Na cyklu fosforu se podílejí i horotvorné procesy. Když se někde prudce zvedají pásemná pohoří, je tam velká eroze. Proto je v rámci Amazonie nejúživnější podhůří And a okolí řek, kde je k dispozici čerstvý materiál plný apatitu ze zdvihajících se hor. Oblasti na dolní Amazonce jsou nejméně úživné, protože téměř jediným zdrojem fosforu je tu prach ze Sahary.
  
• Kyselé podloží, například pískovce v severních Čechách, obsahuje fosforu opravdu minimum a ekosystémy jsou zde extrémně chudé. Ale na bazických vulkanitech v Českém Středohoří je fosforu plno, a protože je tu podloží bazické, tak jsou tu lepší podmínky k jeho vyluhování. A vulkanické horniny jsou fosforem bohaté i primárně. Zde není limitace fosforem až tak kritická.
  
• Ceny potravin se dnes a i do budoucna odvíjejí především od cen hnojiv, a to hlavně fosfátových. Vedle cen fosilních paliv pro provoz zemědělských strojů a dopravu.
  
• Recyklace fosfátů je vždycky na principu využívání biomasy ke hnojení. A to nemusí být jen biomasa určená ke kompostování. Biomasu můžeme vytěžit jinde, pálit ji a popelem pak hnojit. Protože fosfor naštěstí nevylítne do vzduchu, ale zůstane v popelu. A když na popel naliji kyselinu sírovou, která je relativně levná a zdroje jsou relativně neomezené, pak dostanu superfosfát, který je jako hnojivo účinnější. Pokud hodím na pole jen popel, trvá stovky až tisíce let, než se všechen fosfor uvolní - a to je z ekonomického hlediska ztrátové. Potřebujeme dostat úrodu už druhý rok, což umožní jen superfosfát.
  
• Tradiční recyklací fosforu je jakékoli hnojení chlévskou mrvou. Tím, že se na velké hromadě vykydaná mrva nechá částečně rozložit, se uvolní živiny včetně fosforu, a tím potom pohnojím pole. To je tradiční hnojivo vynalezené už pravěku metodou pokus - omyl. Třeba se vědělo, že když se do mrvy přidá mletý vápenec, je to lepší. Už se vědělo, že sypat popel na pole je výhodné, že to zlepšuje růst plodin.
  
• Dobré je házet na kompost dřevěný popel z kamen, skořápky vajec, kosti. Takové odpady jsou z hlediska fosforu největší poklad.
  
• Druhá možnost je třeba košárování - pastva zvířat na úhorech nebo na produkčních lukách. Zvířata se tam pasou a zanechávají trus, takže recyklují v krátkém cyklu. Ale tam je problém, že fosfor mohou využít plevele a ne rostliny, které bychom na polích a lukách rádi viděli.
  
• Pokud by nám došla všechna fosfátová hnojiva a jenom recyklujeme, tak Země dnešních 7 miliard lidí neuživí. A zemědělství by se za takových okolností muselo provozovat na podstatně větších plochách, což je neúnosné z hlediska ochrany posledních zbytků přirozených biotopů.
  
• Limitace fosforem je v zásadě přirozený stav. Jedině krátkou dobu po konci každé doby ledové (ve čtvrtohorách už jich bylo asi padesát) bylo fosforu dostatek. Minimálně po většinu dob meziledových je nedostatek fosforu normální stav. My, jakožto lidstvo, nyní chceme ze Země vydupat maximum. Marná sláva, je nás tu přeci 7 miliard! Za těchto okolností je to velký problém. Fundamentálním problémem je zkrátka veliký počet lidí na Zemi, násobeno jejich nároky, které v průměru stále rostou. Obávám se, že takový trend není dlouhodobě udržitelný.
  
• Ukazuje se tzv. Iversenův cyklus. Dánský paleoekolog Iversen popsal v roce 1958, že střídání dob ledových a meziledových ve čtvrtohorách působí na kontinentech střídání živinově bohatých a živinově chudých období, a že to má zákonitý vývoj. A my jsme teď skutečně ve fázi doby meziledové, které Iversen říká regresivní fáze. Limitace fosforem je v ní klíčová. V době ledové je zase fosforu dost a tím, co limituje produktivitu určitého území, je teplota. Nebo nedostatek vody. Podle Milankovičovy teorie by další doba ledová měla přijít už relativně brzy, někdy za 5000 - 10 000 let, a to už bude z hlediska fosforu vlastně restart.
  
• Vidíme, že se zákonitě střídají listnaté lesy s lesy jehličnatými, protože jehličnaté lesy mnohem líp hospodaří s omezenou zásobou živin. Neshazují listy, takže je tolik neztrácí. Nevrací je do půdy, ale zase mají ektomykorhizní houby, které pro ně fosfor vyzískají. Na začátku naší doby meziledové, holocénu, byly v našem mírném klimatickém pásmu dominantní listnaté lesy, končí to jehličnatými lesy, které víc šetří fosforem a mají ještě k sobě ty skamaráděné houby. Je v tom určitá zákonitost, které jsme si donedávna nebyli vědomi. Smrkové plantáže tu nemáme jenom z toho důvodu, že si tak mermomocí usmyslili lesníci.
  
• Dusík byl pro zemědělce v 19. století skoro stejně nedostatkový jako fosfor. To už jsme ale vyřešili, díky umělé syntéze amoniaku ze vzduchu. Dusíku je v atmosféře 70 procent, je to prakticky neomezený zdroj, ale je inertní a nevyužije se lehce. Umějí ho vázat symbiotické bakterie žijící na kořenech bobovitých rostlin, ale jinak ho biosféra získat neumí. Ale pak přišli chemikové Fritz Haber a Carl Bosh a vymysleli Haber-Boshovu syntézu, reakci, během které se ze vzduchu udělá amoniak, a ten už je pak dobře využitelný k výrobě umělých hnojiv. To se záhy ukázalo jako obrovský objev, který do velké míry odvrátil potravinovou krizi. Máme ohromně levný a neomezený zdroj dusíku. Stačí obyčejný vzduch, vysoký tlak a vysoká teplota. Ještě je potřeba nějaký katalyzátor a tak si vyrobíme amoniak. To je objev, který zásadně proměnil celý svět. Haber-Boshova syntéza je ale dodnes závislá na spalování fosilních paliv. Jinak to zatím pořádně neumíme.
  
• Draslík je ve všech půdách, horninách, například v živci, to je jeden z nejběžnějších minerálů v zemské kůře. Musejí také zvětrat, aby se z nich draslík uvolnil, ale není to až tak dlouhý proces a běží celkem účinně. A různá ložiska koncentrovaného draslíku existují a nejsou zas tak nedostatková.
• https://ekolist.cz/cz/publicistika/rozhovory/fosfor-je-naprosto-nenahraditelny-zdroj.jednou-bude-cennejsi-nez-ropa-rika-paleoekolog-petr-pokorny?

Nejnovější články na našem blogu

Přečtěte si, co je nového