Nedostatek a nadbytek živin

Živiny jsou stavební prvky pro rostliny, z hlediska zelených rostlin jde především o množství makroprvků v půdě (dusík, fosfor, draslík – ty se využívají v tzv. NPK hnojivích). Mikroprvky, mezi něž patří například hořčík a vápník, jsou též důležité, ale stačí rostlinám v menším množství.

V lesích pro dostatečné množství živin přirozeně stačí zvětrávání minerálů, pole ale obvykle silně dohnojujeme. Neplatí, že čím více živin, tím lépe. Při příliš velkém množství živin v půdě rostlina uschne, protože je zní přes osmotický proces vysána vlhkost a sama rostlina žádnou nemůže přijmout.

Ranná historie

Obecně lze tvrdit, že do roku 1950 trpí naše krajina nedostatkem živin a po roce 1950 naopak nadbytkem. Lidstvo po 7000 let bojovalo s jejich nedostatkem.

Zemědělství již v neolitu vyžadovalo množství živin, tehdy byly vypalovány lesy. Z popela se uvolnily živiny a na této ploše zhruba 15 let pěstovali plodiny, poté se půda vyčerpala, byla napadena houbami atd. Tato metoda měla obrovské nároky na prostor.

Množství živin limitovalo i počty dobytka, který sice nějaké živiny vracel do půdy (úhory a úhorové hospodaření), ale na zimu musela být většina stáda vybita.

Zdroje živin se hledali všude, i v lesích. Zde lidé nechali pást dobytek a asi v době železné si všímají, že ožírá zelené výhonky a malé větve stromů. Tyto pak byli lidmi osekávány a přidávány do sena.

Malé množství živin obecně omezovalo produkci na polích i dobytka, tím byla limitována i velikost lidské populace.

Nitrofilní a nitrofobní rostliny

Z hlediska požadavků na množství dusíku lze rozlišit rostliny na dusík náročné (nitrofilní či nitrofyty) a nesnášející nadbytek dusíku (nitrofobní).

Nitrofilní druhy byly dříve relativně vzácné, vyskytovaly se především v nivách řek (proto byly první civilizace v nivách – dostatek živin).

Příkladem nitrofilní rostliny je kopřiva, která byla v minulosti vzácnou rostlinou a vyskytovala se nejspíše jen v nížinách na úpatí podmáčených sutí. Dnes díky většímu počtu dusíku v krajině je téměř všude a nedělá ji problém ani nadmořská výška.

Nitrofobní rostliny nesnáší nadbytek dusíku hlavně proto, že při větším počtu živin přichází konkurence, která je vytlačí. Lidstvo nemohlo využívat nitrofobní druhy, protože jde o S-stratégy, kteří nesnáší narušování biomasy, jsou malí a neprodukční.

Pokračování historického vývoje živin v krajině

Vlivem agrotechniky se postupně zvyšuje produkce a tím i populace, nicméně živin je v krajině stále málo.

Začínají se zvolna dovážet minerální sedimenty ze suchých tropů – jde především o čilský ledek. Dovoz je však velmi drahý a rolníci si jej jen výjimečně mohou dovolit, hledají se proto nové cesty.

Jednou z cest je těžení fosfátových hlín, které se u nás využívají ještě za 1. republiky. Šlo o jeskynní hlíny s příměsí guána, například v Moravském krasu v jeskyni Výpustek bylo odtěženo přes 7 metrů těchto hlín, v Jáchymce pak až 13 metrů. Tato těžba mimo jiné zničila mnohé archeologické nálezy.

V chemickém průmyslu dochází k syntéze hnojiv, první hnojiva ale silně okyselují půdu. Tento problém s okyselováním se řeší před 2. světovou válkou. Po válce pak tato syntetická hnojiva u nás zažívají boom, jsou relativně levná a dostupná. Zpočátku si lidé běžně přehnojovali těmito syntetiky zahrádky.

Za komunistického režimu je vyvíjen tlak na zprůmyslnění zemědělství a zvýšení produkce. Obzvlášť po srpnové invazi dochází k budování velkokapacitních kravínů, vepřínů a intenzivnějšímu hnojení polí (podle hesla „dát lidem nažrat“ aby nedocházelo k nepokojům).

Průmyslová hnojiva jsou dokonce dotovaná. Některé vesnice přichází o zdroje pitné vody, protože jsou otráveny nadbytkem živin, a jsou nuceny stavět dálkové vodovody.

Vývoj po revoluci

Po revoluci dochází k zastavení dotování hnojiv, končí i podpora Kuby a Afriky a tím se projevuje nadbytek potravin. Zemědělská a živočišná výroba zvolna upadá a s tím přestává i nadužívání NPK hnojiv.

Zvrat přichází se vstupem do EU, která kvůli Francii hojně dotovala zemědělskou produkci. Ve Francii totiž v minulosti došlo k velkému vysidlování venkova a opouštění kulturní krajiny. Aby stát zvrátil tento trend, zavedl v 70. letech národní dotace. Ty byly poté prosazeny i do EU.

Zemědělci v ČR tak opět získávají dotace, čím více vyprodukují, tím více jich dostávají. Proto opět začíná intenzivnější hnojení v české krajině, ne však v takové míře, jako za socialismu. Rovněž se používají méně nebezpečná hnojiva, herbicidy a jiné látky.

Dalším problém se ukázaly být prací a mycí prostředky na bázi fosforu, které nastoupily po revoluci. Až se vstupem do EU přišel zákaz fosfátových pracích prášků, po dalších dvou letech teprve zákaz prodeje. Analogicky přišel s 2letým zpožděním zákaz fosfátových mycích prostředků.

V době kolem revoluce začínají být odkanalizovány vesnice, do těchto kanálů pak vedou přepady ze septiků. Rovněž lidé přestávají vyvážet septik na pole. Splašky pak vedou do vodních toků, což vede k zhoršení kvality vod. V některých místech se vlivem tohoto rozšířily sinice a v takových oblastech byl zničen cestovní ruch (příklad Brněnské přehrady).

S rozšířením čistíren odpadních vod dochází ke zlepšení situace, odebírají množství živin z vody. Jejich podstatná část pak zůstává v tzv. kalu, který je ale kvůli časté přítomnosti těžkých kovů těžko využitelný a je s ním tak běžně nakládáno jako s nebezpečným odpadem. Stále však příliš živin zůstává i ve vyčištěné vodě.

Relativně nedávno začal být zaváděna technologie tzv. třetího stupně čištění vod, která odebírá z vody živiny, především dusík. Odebrání dusíku z vod však vedlo k nečekané situaci. Na něm jsou totiž závislé především řasy ve vodě, vlivem poklesu dusíku začal jejich počet klesat a uvolnily tak místo sinicím – cyanobakteriím. Ty jsou závislé především na fosforu, kterého ve vodě zůstalo dostatečné množství a úbytkem řas byly zbaveny konkurence.

To vedlo například na Brněnské přehradě ke kuriózní situaci, kdy byl v roce 2010 na Veverské Bítýšce přidáván do vody dusík. Mimo to zde ale bylo provedeno množství opatření, včetně svedení kuřimské kanalizace do brněnské (zrušení ČOV v Kuřimi).

Další dopady nadbytku živin

V současnosti se dostává do české krajiny taktéž nadbytek dusíku z imisí dopravy (oxidy dusíku – NOx), což již může hraničit s ekologickou katastrofou.

Krom rychlého růstu a vyšší zranitelnosti stromů, dochází i k posunu lesnické typologie, která vychází z dob, kdy bylo v lesích méně živin. Dříve neživná stanoviště jsou dnes až tzv. doživná, což působí v lesnické typologii zmatek. Typologie prodělala po 10 letech aktualizaci, nicméně stromy jsou dle ní vysazeny na 100 let – to je problém, poněvadž typologie by měla být trvalejší. Takto může dojít k potenciální krizi, kdy začne odumírat množství lesních kultur.

Dochází taktéž již k výše zmíněné eutrofizaci vod, tedy k obohacování vod živinami. To souvisí s šířením řas (dusík) a sinic (tj. cyanobakterie; fosfor). Sinice negativně ovlivňují vodní společenstva, blokují přísun slunečního záření. Navíc byly dříve velmi vzácné a není tak na ně adaptace v naší krajině. V poslední době se šíří např. i v Baltském moři, příkladem je Finský záliv, kde je v blízkosti Petrohrad a je zde i malá salinita. V souvislosti s kůrovcovou kalamitou se pak do Plešného jezera uvolnilo velké množství dusíku, což zapříčinilo přemnožení řas a zakalení jinak průzračného jezera.

Projevuje se taktéž nitrifikace horské krajiny, příkladem může být rozšíření nitrofilních pampelišek na vrcholcích Krkonoš či v Tatrách, kde dochází k obohacení dusíkem vlivem turismu (drobky od jídla, močení atd.).

Dalším příkladem je rozšíření šťovíku alpského (rumex alpinus) v Alpách. Jde o 1,8 m vysokou, ruderální a nitrofilní rostlinu, kterou ani dobytek nežere. Likviduje vydatně konkurenci, až zůstane na stanovišti v podstatě sám – stává se z toho tzv. „horské pleveliště“, které je i fytocenologicky vymezeno. Obvykle se objeví na loukách, kde se shromažďoval dobytek (nitrifikace kálením).

V horách je i problém bud a chat. Například k Labské boudě byla přivedena asfaltka skrz rašeliniště, navíc byl tento velkokapacitní hotel vybaven jen septikem, který byl v zimě vypouštěn pod sníh. Louka pod boudou tak byla ruderalizována, navíc se živiny dostávaly až do Labského vodopádu. Dnes je bouda vybavena čističkou, ale i ta má své limity – nepracuje dobře při nízkých teplotách.

Z naší krajiny taktéž téměř vymizel dříve běžný kalcifobní vlčí bob mnoholistý (lupina), který byl dovezen z USA a který byl schopný pomocí bakterií na svých hlízkách vázat vzdušný dusík. Po jeho odumření tak došlo k mírnému obohacení půdy o dusík, dříve sázeno do lesů (zživnění půd), dnes však i nežádoucí.

Naopak současná situace velmi svědčí nitrofilním invazivním druhům, obzvláště netýkavce žláznaté a malokvěté. Druhá jmenovaná se u nás obzvláště šíří, dokonce se v našich podmínkách adaptovala, a ačkoliv dříve byla menší, dnes jsou až metrové. Obstojně likviduje původní podrost lesů, zde nemá konkurenta a ani ji nic nespásá.

Vliv dusíku na biodiverzitu

Z pokusných ploch na podhorských pastvinách u Mariánských Lázní, které byly po 20 let hnojeny různou intenzitou, plyne, že s počtem dodávaného dusíku klesá biodiverzita, tedy počet druhů. Experiment byl prováděn od konce 60. let do let 90.

Množství trávy je při intenzivním hnojení sice vyšší, což vyhovuje zemědělcům, jenomže se zde prosadí jen 5 až 6 agresivních druhů trav. Květnaté druhy jsou vytlačeny a květnaté louky tak pomalu mizí.

Ekonomickým argumentem pro záchranu květnatých však může být fakt, že seno z květnaté louky obsahuje i druhy s léčivými účinky a dobytek přijímá zároveň různorodé živiny – dobytek je tak zdravější.

Příkladem zničení vzácných lučních společenstev mohou být horské louky v Bílých Karpatech. Těsně po revoluci tyto louky s výskytem orchidejí státní statek zahnojil a zničil, tím zabránil vyhlášení chráněné rezervace, protože zde již pak nebylo co chránit.

Silnice vedoucí k lukám však později byla vyjmuta ze státní sítě, zemědělcům se nevyplatí ji na vlastní náklady udržovat, a tak na těchto lukách přestávají hospodařit. O louky se začala starat správa přírody, ta je sekala a odvážela z nich biomasu. Po 20 letech je již trochu patrný výsledek, byl nastartován proces acidifikace a počet živin klesá.