Život na zemi je založen na uhlíku
Koloběh uhlíku
Koloběh uhlíku je biogeochemický cyklus, při němž se uhlík, který lze považovat za základní stavební kámen veškerých organických sloučenin, vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou.
Uhlík se vyskytuje na Zemi téměř všude, v živé i neživé přírodě. Nejvíce je ho zastoupeno v minerálech, zejména tedy v uhličitanech, v schránkách mořských živočichů, kterými jsou tvořeny i současné kontinentální horniny, dále je vázán například v nerostném bohatství (ropa, zemní plyn…), ve formě CO2 je zastoupen i v atmosféře.[1]
Klíčový je život v půdě, který je závislý na organické hmotě v půdách. Lidstvo je vlastně produktem půdy. Zdravá půda představuje významné úložiště uhlíku. Uhlík ve formě humusu zadržuje nejen vodu, ale i živiny. Nese největší zodpovědnost za ochranu našich spodních vod, přispívá rozhodující mírou k ochraně proti erozi. Při tom hraje hlavní roli půdní mikrobiologie. Mikrobiologie v půdách hraje zásadní roli v boji proti chorobám, je klíčová pro produkci zdravých potravin.
Uhlík, jeden z nejrozšířenějších chemických prvků na Zemi, se na naší planetě vyskytuje v mnoha podobách, většinou ve sloučeninách s jinými prvky. V čisté podobě pak vytváří pouze tři nerosty, jednak grafit (obyčejnou, měkkou, černou tuhu), šungit (je elektricky vodivý) a jednak naopak jeden z nejcennějších drahých kamenů na světě, diamant. Tuha, grafit, zastupuje spodní konec Mohsovy stupnice tvrdosti nerostů, naopak diamant ji uzavírá jako nejtvrdší známý nerost s číslem deset.
Uhlík v přírodě koluje, oceány, půda a vegetace ho jsou schopny pohltit. Člověk vypustí ročně cca 11 gigatun uhlíku, na což už příroda nestačí, a stabilita celého klimatického systému je narušena. Polovina CO2 zůstává v atmosféře a ohřívá ji. Průměrná doba setrvání CO2 ve vzduchu se pohybuje v rozpětí od čtyř do 200 let. Co hůř – lidstvo zároveň atmosféru zásobuje dalším skleníkovým plynem metanem a kombinované radiační působení (schopnost ohřívat) těchto plynů rychle roste.
- Houby zajišťují větší stabilitu půdy, působí proti erozi a zvyšují zadržování vody v půdě (mykorhiza), houby tvoří až 30 % veškeré půdní hmoty a na každý metr kořene stromů připadá kilometr podhoubí. Houby a další mikroorganismy se podílejí také na rozkladu dřeva, rozložené dřevo je zdrojem života pro nová semena, která se opět propojí s houbami a podpoří růst rostlin. Houby nad zemí rozkládají stromy, naopak houby pod zemí podporují odolnost a růst stromu. Houby ukládají uhlík z atmosféry do půdy.
Veškeré živé bytosti jsou z molekul, jejichž kostra je vystavena na základě uhlíku a jeho vazeb do dlouhých řetězců. Uhlík potřebný pro výstavbu těchto molekul pochází z různých zdrojů. Člověk a ostatní zvířata ho získávají pojídáním rostlin a jiných živočichů. Ovšem počátečním zdrojem uhlíku je atmosférický CO2. Jediným procesem, schopným zabudovat atmosférický CO2 do organických molekul je fotosyntéza. Chemická energie je v živých buňkách získávána rozkladem těchto organických molekul – procesem zvaným respirace.
Rozklad (dekompozice)
Finální proces, kterým se živiny navrací do systému, zpravidla ve formě jednoduchých molekul, iontů (např. NH4+ a NO3-) apod.
Půda tvoří největší zásobník CO2
V půdním humusu jsou uložena velká množství uhlíku. Z globálního pohledu tvoří půda větší zásobník CO2 než atmosféra a veškeré živé organismy (rostliny, zvířata a mikroorganismy). Z tohoto důvodu mohou ztráty humusu v půdě vést ke zvýšeným emisím CO2. Nebo v obráceném pohledu může vazba organické substance v půdě být významným příspěvkem pro ukládání CO2.
Situace v mnoha zemích je ale naprosto odlišná a zemědělství mnohde patří k hlavním producentům skleníkových plynů. To naznačuje i průměrný podíl zemědělství na celosvětových antropogenních emisích skleníkových plynů (22 %). Je tedy legitimní zabývat se otázkou jejich snížení, což také znamená zabývat se vlastními původci těchto plynů – mikroorganizmy a mikrobiálními procesy.
Dlouhodobě je péče o půdu zanedbávána. Organická hmota není dostatečně doplňována a pomalu podléhá mikrobiální mineralizaci. Mikroby ji vlastně "sežerou". Uhlík z mineralizované organické hmoty se uvolní do atmosféry ve formě oxidu uhličitého - tedy skleníkového plynu.
Pokud se začneme více starat o půdu, můžeme tím emise výrazně snížit. Dle zjednodušených výpočtů bychom zvýšením organické hmoty v orné půdě České republiky o 0,52 % zachytili do půdy stejné množství uhlíku jako je jeho roční produkce v ČR do atmosféry.
Čtvereční metr půdy „vydechuje“ až 5 litrů CO2 denně.
Půda – základní prostředí pro náš život a jeho udržování
Největším skutečným bohatstvím každého státu je půda a voda. Každé ložisko se jednou vyčerpá, ale půda může při správném obhospodařování vydržet tisíce let. Trvá více než 500 let, než se vytvoří 2,5 cm ornice. Posledních pět století nebyla půda v reálných cenách nikdy tak laciná jako dnes. Nikdy jsme s ní tolik neplýtvali. A přesto půda byla vždy základem velkých civilizací – bez agrární Ameriky by nebyla ta industriální.
Dnes se navíc půda stává ropným polem budoucnosti.
(Václav Cílek in Tsunami je stále s námi, Praha 2006)
Potravní řetězec v půdě – v úrodné půdě žije 10–25 t/ha živých organismů.
Koloběh života v půdě
Justus von Liebig (1803–1873), který ve své knize „Die Organische Chemie in unrer Anwendung auf Agrikultur und Physiologie“ vydané v roce 1840 uvádí, že rostlinám slouží k výživě minerální látky, které vznikají mineralizací organických sloučenin. V dalších pracích se pak věnoval formulaci dodnes obecně platného „zákona minima“, podle nějž je pro růst rostliny limitující ten prvek, který je v minimu.
Tento zákon má platnost daleko překračující minerální výživu rostlin a lze jej v podstatě vztáhnout na jakékoli zdroje, které organismus čerpá či využívá.
1 t ornice obsahuje v průměru 1–6 kg N, 1–3 kg P, 2–30 kg K.
Kompost je stabilní a hygienizované organické hnojivo bez přítomnosti vodorozpustných forem dusíku. Mimo základní makroprvky NPK obsahuje Ca, Mg a mikroprvky, pH je vždy zásaditého charakteru od 6 do 8. Obsahy živin závisí na správném vedení kompostovacího procesu a na vstupních surovinách.