Sciencemag.cz
Doporučujeme
Louka nikoliv jako místo střetu jednotlivých rostlinných výhonků, ale jako prostředí konfrontace rozvětvených rostlinných „klanů“. Do jaké míry to mění pohled na fungování celého lučního ekosystému? Odpověď vyžaduje jednu klíčovou znalost – o jaké zdroje se tu vlastně hraje.
Na rozdíl od intenzivně obhospodařovaných luk, kde se k půdnímu povrchu prodere skrz hustý zápoj vegetace jen několik málo procent celkově dostupného fotosynteticky aktivního světla, dopadne ho rozvolněným lučním porostem na Severce k zemi i více než polovina.
Podobně slušné světelné podmínky budou pravděpodobně panovat i v jiných tradičně obhospodařovaných lučních porostech. To zároveň ale nemusí znamenat, že luční rostliny mají všeho dostatek. Už němečtí chemikové C. Sprengel a J. von Liebig v první polovině 19. století učinili objevy, ze kterých vyplývá, že rostliny v zapojeném porostu si budou konkurovat nezávisle na tom, kolik zdrojů jim dodáme. Měnit se bude jen zdroj, který je bude v růstu aktuálně nejvíce limitovat.
Přesně to samé zjistili badatelé na jedné pokusné estonské louce. Někdy v průběhu devadesátých
let minulého století přivezli na tamní druhově neskutečně bohaté lesní louky několik zrcadel a kyblík s hnojivem. Na některé z pokusných ploch rozprostřeli hnojivo, k jiným přistavili zrcadla. Ne tak, aby porost spálili, ale aby o trochu navýšili množství světla, které se do porostu ze slunce odráží. Cílem bylo zjistit, jakého zdroje se vlastně v lučním společenstvu nedostává. Dodání světla zrcadly nevybudilo na louce žádný významný růst, nejspíše tedy rostliny nepociťovaly jeho nedostatek. Naopak hnojení způsobilo, že rostliny přestaly být limitovány nedostatkem živin, o které předtím v louce bojovaly. Hustota zápoje vzrostla a teprve poté se kvůli zvýšenému zástinu stalo limitujícím zdrojem světlo. Tak badatelé pochopili, že soužití rostlin v tradičně obhospodařovaném střídmě hnojeném porostu zřejmě vyžaduje rozporcování podzemního prostoru a nedostatkových živin.
Přehled pokusů badatelů o „infiltraci“ lučních podzemních struktur je dokladem metodické vynalézavosti badatelů i technického pokroku. Už černobílé fotografie z počátku minulého století ukazují, jak i nenápadné rostliny sahají svými kořeny do překvapivých hloubek. V šedesátých letech minulého století provádí polská botanička Małgorzata Kotańska téměř umělecké a zároveň
badatelsky přesné náčrty kořenových systémů většiny druhů, které spolu rostou na běžné louce. Ukazuje, že kořenění v hloubkách sahajících k jednomu metru není pro luční druhy ničím ojedinělým [113]. Kolik úsilí muselo dát vypreparovat z půdy a zakreslit kořeny každého z desítek sledovaných druhů…?
O tom asi raději ani neuvažovala její zdatná následovnice Sylvie Pecháčková, jedna z prvních stálých členek průhonické badatelské skupiny, když rozbíhala podprogram krkonošského bádání nazvaný podle její dizertace Dark side of the meadow neboli Odvrácená strana louky. Nebo o tom možná přeci jen uvažovala, a proto zpočátku začala popisovat kořeny druhově chudého společenstva na Severce. Na rozdíl od polské badatelky jí už primárně nešlo o maximální hloubky kořenění, ale spíše o pohled na podzemí jako celek. Jak se kořenové systémy různých druhů na louce vlastně poskládají dohromady v prostředí, kde lze kvůli kamenitému podloží obsadit maximálně nějakých deset dvanáct vrchních centimetrů půdy?
Právě díky Sylviině zájmu o skryté struktury se upřela pozornost celé skupiny na dlouhá léta k lučnímu podzemí. Ze začátku se ani Sylvie nevyhnula úmorným „sledovačkám“ tak jako mnoho badatelů před ní. Nejprve vyrýpla na druhově chudé Severce dvanáct bloků půdy o velikosti 30 × 30 cm a hloubce 12 cm. V nich se pak snažila jednotlivé kořeny sledovat od konečků až k odnožím či oddenkům, ze kterých vyrážely. To byla totiž jediná možnost, jak u vzhledově podobných kořenů zjistit, ke kterému druhu každý z nich náleží. Některé tlusté kořeny šly rozlišit relativně snadno – kořeny kostřavy červené jsou tmavě hnědé, většina kořenů smilky tuhé je zas tuhých a tlustých. Ostatní si byly, jak by člověk čekal, podobné jako vejce vejci. V podpovrchové vrstvičce půdy se kořeny všech druhů nacházely poblíž nadzemních výhonků, ze kterých vyrážely. S jedinou výjimkou – metličkou křivolakou, jejíž kořeny byly i tam, kde žádný nadzemní výhonek nerostl. Možná vyrůstaly ze starých výhonků, které již nad zemí nejsou vidět. V hlubší půdní vrstvičce, s tím, jak začalo celkové množství kořenů klesat, se však kořeny rozutekly do všech možných směrů. Kořenový systém většiny rostlin na Severce připomínal různě rozevřený kužel, který se postupně otevírá od báze výhonku při povrchu země směrem do hloubky. Příslušné tabulky a grafy, kterými se hemží článek o lučním podzemí v prestižním badatelském časopise Journal of Ecology, nejsou možná tak líbivými a pro laiky srozumitelnými výstupy jako malebné obrázky M. Kotańské. Ale jako jedny z prvních ve svém oboru vykreslují luční podzemí opravdu komplexně a s využitím analytické podpory. Podobně „objektivizovaný“ obrázek byl ve své době natolik unikátním vhledem do rostlinného podzemí, že se dočkal patřičné publicity i v souhrnné knize o ekologii kořenů vydané britskými kolegy.
Otázkou ovšem zůstávalo, co přesně takto pouhým okem sledovatelné kořeny o šancích jednotlivých rostlinných druhů čerpat živiny vypovídají. Tlusté kořeny často slouží rostlinám spíše jen jako potrubí pro přepravu živin a vody. Jejich celková délka je zejména u trav několikanásobně menší než délka tenkých, do 0,2 mm silných kořenů. Dle pozorování ruského botanika M. S. Šalyta je celkový povrch kořenů v jednom metru čtverečním půdy smilkové louky až neuvěřitelných 300 m2 (bez započítání plochy kořenového vlášení). Drtivou většinu z této hodnoty, a tedy i drtivou většinu čerpání živin a vody, přitom zajišťují ony tenké, stěží viditelné kořeny, které pouhým okem stopovat nelze. A tak se botanikové na přelomu tisíciletí rozhodli na kořeny nastražit stroncium. Inspirací se jim staly pokusy profesora Alastaira H. Fittera, britského průkopníka moderního kořenového bádání, aktuálně rozplétajícího sítě houbových vláken a kořenů na oddělení
biologie univerzity v Yorku. Vymezili v louce na Severce několik výzkumných ploch o velikosti 33 × 33 cm a ty rozdělili na rastr sta buněk, s hranou jednoho „krkonošského palce“. Přesně uprostřed plochy injekční stříkačkou do půdy vstříkli stopovací (ale neradioaktivní) chemický prvek stroncium, a to tak, že v různých plochách jej aplikovali do různé hloubky. Stroncia je přirozeně v půdě nepatrné množství, svými chemickými vlastnostmi ale připomíná rostlinám vápník, který běžně z půdy odebírají.
Rostliny si skutečně „myslí“, že o vápník jde, a po vstříknutí do půdy jej svými jemnými kořínky společně s vápníkem odčerpávají a transportují do stébel, listů a květů podobně jako zločinecké komando transportující nakradené peníze společně s nastraženou vysílačkou. V pletivech rostlin je stroncium snadno laboratorně „vidět“ díky odlišné absorpci, kterou se od vápníku jednoznačně liší. Vědci pak odebrali listy rostlin, které rostly různě daleko od vpichu, a analyzovali, kolik stroncia se do nich dostalo. Výsledkem byla mozaika políček, které ukazovaly množství odebraného stroncia ze středového vstřikového bodu, a tedy i množství aktivně čerpajících kořínků, které v jeho okolí výhonky měly.
Mozaika potvrdila, že kořeny sledovaných rostlin sahají minimálně 15 cm na každou stranu od „svého“ nadzemního výhonku, ale nejspíše ještě i o dost dále. Rostliny ve větší vzdálenosti od vpichů už každopádně nebyly odebírány, protože to nebylo potřeba. I tento zjištěný rozsah totiž znamená, že výhonky vzdálené od sebe desítky centimetrů a oddělené stovkami a stovkami dalších se tak mohou čerpáním živin ovlivňovat více než dva bezprostředně sousedící výhonky vzájemným stíněním. Zároveň odběr živin z jednoho jediného místa může teoreticky „spáchat“ jakýkoliv z druhů, co jich v širším okolí je.
Skutečně to tak ale je? Skutečně je vrstva oněch 12–15 cm lučního podsvětí jen nezajímavým shlukem kořenů naskládaných v půdě bez ladu a skladu? Množství stroncia, které odebraly z půdy kostřava, metlička i tomka, klesalo s rostoucí hloubkou vpichů. Průkazně se ale odlišovala smilka, jejíž kořeny odebíraly stroncium nezávisle na hloubce. To by naznačovalo jisté porcování podzemního prostoru. Hlavním metodickým závěrem stronciové sekce bádání však bohužel bylo, že užití stopových prvků je vhodné spíše pro načrtnutí hrubých rysů lučního podzemí. Na detailnější vhled si průhoničtí badatelé museli ještě nějaký čas počkat.
Tento text je úryvkem z knihy
Stanislav Březina: Louky. Dobrodružství poznávání
Academia 2023
O knize na stránkách vydavatele
