Úloha lesů v měnících se klimatických podmínkách
Karel Kudrna, Marie Šindelářová
Rychle rostoucí počet obyvatel na Zemi blížící se již sedmi miliardám a jeho růst vyvolává nejen enormní nároky na potraviny, energii, ale především na klíčovou podmínku života – vodu. Přitom nejde jen o vodu pitnou, ale o vodu nutnou pro život a funkci celé biosféry. Tato skutečnost se odráží především v lesním hospodářství.
S čím je spojen osud naší Země?
Ve složitých podmínkách exponenciálně rostoucí světové demografické křivky a rychle klesající plochy užitné půdy, jež zaznamenala od roku 1650 (32 mil. km2) do roku 2000 pokles o 8 mil. km2 a do roku 2050 se předpokládá snížení o dalších 6 mil. km2, jsme nuceni k zamyšlení, jaký bude osud naší planety. Nároky na vodu vzrostly do mimořádných rozměrů, a co je ještě méně příznivé, neúměrně vzrostlo její znehodnocování.
OSN kromě toho konstatuje, že se soustavně rozšiřují pouště, množí se informace o nedostupnosti vody (severské země, Čína, Afrika aj.). Naše analýzy (Hydrogeomorfo-logická analýza aralského regionu a jezera Čad v Africe, Karel Kudrna), provedené v regionech Aralského jezera na soutoku Syrdarji a Amudarji jakož i jezera Čad v Africe ukazují, že jejich hladina soustavně klesá. Prokazuje se trvalé přesýchání toků, jež zásobují Čadské jezero. Do celé této problematiky vstupuje další fenomén – globální oteplování Země, jež je přisuzováno akumulaci tzv. skleníkových plynů, zejména CO2 v atmosféře. S tím jsou pak spojovány mnohé klimatické extrémy, a především tání ledovců. Vzniká tedy otázka, co je příčinou těchto nepříznivých jevů?
Příčiny porušení vodní bilance Země a možnosti řešení
Naše analýzy hydrologie všech kontinentů prokazují, že je porušena jejich vodní bilance. V hydrologii jsme si zvykli považovat transpiraci (hstr) a evaporaci (hsev) za společnou ztrátovou veličinu a dávali ji do vztahu s podpovrchovými vodami (hsp) a odtokem (hso). Odvozením nové rovnice vodní bilance na principu symetrie a invariance jsme tyto dvě složky oddělili, přičemž transpiraci a povrchové vody jsme označili – z hlediska jejich funkce v biosféře – jako složky zdrojové a evaporaci a odtok jako složky nezdrojové. Tak jsme stanovili novou rovnici vodní bilance:
Mb = hstr / hsp = (hsev / hso)2
Čára spojující všechny 4 složky je symetrická a klesající. V důsledku toho dostáváme zcela jiný obraz vodní bilance, např. pro Evropu (tab. 1).
Diference ukazuje, o kolik je nutno zvýšit či snížit jednotlivé složky vodní bilance, aby bylo dosaženo symetrie. Především je potřeba zvýšit složky zdrojové – transpiraci a podpo-vrchové vody a snížit složky nezdrojové – evaporaci a odtok. Řešení spočívá v činnosti dvou soustav: hydrogeomorfologické „Gh – Mb“, kde Gh představuje geomorfologii území a je složkou stacionární a Mb pak složku hydrologickou – vodní bilanci, tedy dynamickou. Druhá soustava „Es – Rs“ představuje energii slunečního záření Es jako složku stacionární a Rs jako složku rostlinných společenstev (složku dynamickou). Obě dynamické složky jsou funkcí složek stacionárních, přičemž mezi složkami dynamickými existuje zpětná kompenzační vazba, vytváří se uzavřená soustava, jež je řídícím prvkem celé biosféry. Proto úpravu vnitřní struktury vodní bilance
– tedy její symetrie ve prospěch zdrojových veličin – mohou realizovat jen taková rostlinná společenstva, jež jsou s to trvale vytvořit podmínky pro vysokou transpiraci a využít a zabezpečit podpovrchové vody. Jsou to lesy, které tvoří 28 % plochy pevniny. Jejich úloha z hlediska progresivního vývoje krajinného prostoru spočívá v tom, že nejrychleji vodu přijímají a také ji nejrychleji uvolňují, aby mohla být přijata další srážková voda, přičemž vykonají práci (růst). Intercepcí v korunách a kmenech stromů usměrňují příkon srážek, svojí humózní vrstvou umožňují infiltraci do podpovrchových vod, zpožďují příčný odtok vod vadozních (mělkých), zabraňují vývěrům, které soustřeďují na okraje lesních masivů. Současně – v důsledku zpomalení vadozních vod – umožní infiltraci do hlubinných (profundálních) vod, jejichž vývěry jsou v soutocích vodních toků (řek a potoků).
Tak lesní společenstva nejen regulují podpovrchové vody, ale převádějí je – na principu dvojího dopravního zpoždění do soutoků povrchových vod a regulují tak i průtok vodních toků celého krajinného prostoru jako hydrogeomorfologického regionu. Prakticky tedy regulují všechny složky vodní bilance, její strukturu a symetrii. V tom spočívá i úloha lesů z hlediska ochrany území proti vodní erozi. Všechny tyto procesy probíhají podle přísných hydrogeomorfologických zákonů. S tím také souvisí hydrologický vztah pevnin a oceánů, neboť lesní komplexy podstatně mění napětí vodních par nad pevninami.
Problém růstu akumulace CO2 v atmosféře a lesy
Biosférická pásma, která se nám podařilo na základě vztahů dimenze Země a jejích jader odvodit, ukázala, že existuje limit primární produkce pevniny i oceánů (biomasy), který vzhledem k limitu záření v jednotlivých pásmech Země je nepřekročitelný a tím je také limitováno i množství absorbovaného CO2. Na základě analýz prací mezinárodních týmů, které řešily problém akumulace CO2v biosféře Země, jsme prokázali, že celkové množství suché hmoty na 1 ha plochy Země (oceánů a pevnin) činí 3,84 t.ha-1, zatímco pro dosažení snížení CO2 na přijatelnou míru by bylo potřeba dosáhnout 5,23 t.ha-1 a absolutní hodnota, která může být dosažena v souvislosti s mezní hodnotou záření v jednotlivých pásmech Země, činí 6,28 t.ha-1. Za těchto podmínek by dosáhlo roční množství absorbovaného CO2 452 Gt. Problém je však v tom, že růst primární produkce stagnuje, protože energie slunečního záření je konstantní a vzhledem k porušené vodní bilanci se nedostává vody pro přírůst produkce. Má-li být zachována struktura a symetrie vodní bilance, pak je zde jediné řešení – rozšíření komplexů lesů, které svými hydrologickými vlastnostmi jsou s to „restrukturalizovat“ vodní bilanci za předpokladu, že budou rozmístěny na principu hydrogeomorfologických zákonů.
Pouště, oceány a ztráty lesních ploch
Největším úskalím tohoto ožehavého problému – primární produkce a absorpce CO2 – jsou pouště. To proto, že včetně dalších neplodných ploch zaujímají 42 % pevniny a největší produkce, která je s to absorbovat největší množství CO2, připadá na rovníková a jižní pásma až do 45 ° severní šířky. Avšak právě napříč do těchto pásem zasahují pouště Gobi, pouště v Aralském regionu, Arabská poušť a největší Sahara. Nikoli náhodou proto OSN ustavila zvláštní komisi pro řešení problému zastavení rozšiřování pouští, aby se našel způsob, jak tomuto drastickému ubývání půdy a vody zabránit. Kromě toho, jak uvádí ústav pro světové zdroje, na zemském povrchu soustavně ubývá lesů (v Brazílii, která není s to zabránit nelegálním těžbám, v Africe, Bělorusku aj.). Naproti tomu je zde snaha řešit tento problém. Velká mezinárodní konference v Tozeuru v Tunisu koncem prosince 2007, organizovaná německými, belgickými, francouzskými, marockými a tuniskými specialisty, posuzovala projekty na zalesnění několika desítek tisíc hektarů v Tunisu a Maroku, sadbový materiál, projekty lesních školek aj.
I když odhlédneme od toho, zda rostoucí objem CO2 je či není příčinou globálního oteplování, skutečností zůstává, že jeho objem v atmosféře se zvyšuje a oteplování pokračuje. Vše nasvědčuje tomu, že primární příčinou klimatických změn je především porušená vodní bilance na všech kontinentech, narušení rovnovážného stavu napětí vodních par mezi oceány a pevninou, které vedlo i k narušení stability struktury biosféry moří a oceánů. Kromě toho zde velmi nepříznivě působí zamoření moří ropnými produkty, mrznoucí sladké vody při jejich mísení se slanými vodami oceánů, kdy dochází k vymírání obrovských kolonií řas, chaluh a ruduch, jež jsou schopny i při dlouhovlnném záření pro jejich obsah nejen chlorofylu, ale i jiných barviv (xantofylu, karotenu, karotenoidů) intenzivní fotosyntézy.
Možnosti biosféry
Porovnáme-li limitní možnosti primární produkce biosféry a skutečnou hodnotu, která je determinována porušenou vodní bilancí, pak při dalším růstu CO2 v atmosféře vlivem průmyslových odvětví a činností člověka vůbec není biosféra schopna narůstající objem zvládnout. Často se argumentuje skutečností, že v historii Země již taková situace byla a že se s ní příroda vždy vyrovnala. Avšak tehdy nebyl ani průmysl, nebyla doprava, nebylo ani téměř sedm miliard obyvatel. I struktura povrchu Země byla jiná. Proto pozorujeme-li jakékoli změny klimatu nebo extrémní jevy, je nutno, aby na ně lidstvo reagovalo a hledalo jejich příčiny. Při omezujících podmínkách, tak jak jsme se o nich zmínili, se samo nic nevyřeší. Jak jsme zdůraznili, nabízí se zde jediná alternativa řešení – rozšíření lesních komplexů, tedy těch společenstev, která jsou schopna změnit strukturu vodní bilance ve prospěch zdrojových veličin a absorbovat nesmírné množství CO2. Musí se však změnit struktura krajinného prostoru tak, aby odpovídala nově vzniklému stavu, musí dojít k nové symetrii. Přisoudíme-li úlohu vyrovnání vodní bilance jen lesům, pak první výpočty ukazují, že by musela být jejich plocha zvýšena
o 11 mil. km2.
Vztah lesních, zemědělských a vodohospodářských soustav
Se vším, co jsme uvedli, úzce souvisí otázka týkající se našich poměrů. Odpovídá to i na takové diskusní otázky, zda ponechat části lesů bez zásahu či nikoli, zda ponechat napadené stromy škůdci, aby se s tím vyrovnala příroda sama atd. Chceme při této příležitosti zdůraznit, že již dávno nejde a nemůže jít o pasivní ochranu biosféry, ale s rostoucími nároky musíme realizovat aktivní ochranu, která musí odpovídat tlaku, který zvyšující se počet obyvatel na biosféru činí, musíme ji přivést do progresivního vývoje, a nikoli její vývoj omezovat. To znamená vkládat takové množství práce, které odpovídá nárokům na ni kladeným. To vyplývá i z toho, že na lesním hospodářství, na intenzitě jeho činnosti v krajinném prostoru vzhledem k trvalým rostlinným společenstvům, závisí celá zemědělská soustava (ZS) a soustava vodního hospodářství (VH). Zemědělská soustava a soustava vodního hospodářství jsou funkcí soustavy lesního hospodářství. Jak jsme ukázali, tento vztah je základním momentem progresivního vývoje biosféry. Proto jsme koncipovali Unitární soustavu zemědělského, lesního a vodního hospodářství (USZLVH) jako soustavu, jejíž symetrická struktura může vyřešit i většinu problémů, o kterých jsme se zmínili. Naše lesnictví má v tomto smyslu všechny předpoklady pro splnění progresivního článku v této složité dynamické soustavě. Již skutečnost, že po dvě století hospodaří podle přesných plánů, že důsledně uplatňuje zásady hospodářské úpravy lesů, že má neobyčejné zkušenosti z lesního školkařství, kontroly výroby, že má vysokou úroveň přípravy lesních specialistů na všech stupních apod., dává záruky progresivního vývoje i celé USZLVH. Zemědělské a vodní hospodářské soustavy, které jsou na lesních soustavách závislé, nemají takové možnosti jak vzhledem k vlastnostem pěstovaných plodin a technologiím na orných půdách, tak i vzhledem k vodohospodářským opatřením, která mohou být uskutečněna. To byl také důvod, proč jsme počítali přesné struktury zemědělských soustav a proč jsme koncipovali USZLVH jako řídící prvek biosféry. Ukazuje se, že nastal čas pro systémové řešení těchto neobyčejně složitých a náročných problémů, které konečně mohou rozhodnout o budoucnosti příštích generací.
Zjištěné výsledky byly získány s finanční podporou grantu MSM 6007665806.
Autoři:
Prof. Ing. Karel Kudrna, DrSc.
Kamýcká 937
165 00 Praha 6 Suchdol
Ing. Marie Šindelářová, CSc.
Zemědělská fakulta
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Foto: autoři