Půda

*Před rokem 1960 bylo Aralské moře jedním ze 4 největších jezer na světě a pokrývalo 68 000 km2. Bylo napájeno vodami řek Amu Darja a Syr Darja a na půdě v jeho okolí rostla bujná škála rostlin. Během sovětské éry však oblast ovládla pole s bavlnou a rýží, která spotřebovala většinu vod těchto řek a jejich přítoků. A v 80. letech 20. století se do Aralského moře dostával jen pramínek vody z nových řek, takže se začalo zmenšovat. Jak se molekuly tekuté vody vypařovaly, zanechávaly za sebou veškerou sůl, která byla ve vodě rozpuštěna. Toto zasolení pokrylo nově obnaženou půdu slanou bílou krustou, která pak brání rostlinám v přijímání vody a živin. Na okolních polích se voda z Aralského moře stále čerpala pro plodiny, ale rychlé odpařování nadále zanechávalo na půdě silnou krustu soli. Moře se tedy ničilo, aby se mohly pěstovat plodiny, ale ty nemohly růst kvůli dalšímu zasolování. Jak se Aralské moře nadále zmenšovalo a odhalovalo více sedimentů, sůl a nečistoty - spolu s hnojivy, pesticidy a dalšími znečišťujícími látkami, které se časem nahromadily - se vířily v mohutných prachových bouřích a byly roznášeny široko daleko. Všechen tento materiál se nakonec rozšířil na tisíce kilometrů čtverečních a ohrozil cennou bavlnu a další plodiny v jiných částech regionu. A to, co kdysi bývalo úrodnou oblastí u Aralského moře, vypadá jako poušť s křovinatou vegetací a slanou krustou pokrývající půdu. Zničení Aralského moře bylo označeno za nejhorší ekologickou katastrofu 20. století. A jedním z ponaučení tohoto skutečného podobenství je, že půda je živá, dynamická a vzácná substance, kterou hluboce ovlivňuje způsob, jakým hospodaříme s půdou a zdroji. Při správném složení, péči a přirozeném koloběhu půda podporuje celé ekosystémy - proto bychom ji neměli považovat za samozřejmost. Jmenuji se Alizé Carrère a hovořím s vámi v pořadu Crash Course Geography.*

Půda spojuje všechny čtyři sféry fyzické geografie a porozumět jejímu složení je něco jako pečení. Stejně jako bohatý mrkvový koláč, který potřebuje správné množství mouky, vody, koření, mrkve a tvarohové polevy, aby z něj vznikla lahodná pochoutka, jsou i půdy složitým souborem minerálů, organických látek, vzduchu a vody ve správném poměru, aby se rostlinám dařilo. Mouka v našem půdním dortu je výchozí materiál - horniny, které jsou rozkládány rostlinami, zvířaty, větrem a vodou. Velikost těchto horninových částic určuje texturu a strukturu půdy.

Například pískovec je velmi pevný, takže vytváří hrubou, hrubozrnnou strukturu půdy. Všechny neživé anorganické půdní minerály pocházejí z matečných hornin. Obvykle tedy končíme s prvky, které se běžně vyskytují v horninách, jako je křemík, hliník, kyslík a železo. A chemické procesy rozkládají horniny a získáváme různé sloučeniny těchto prvků. Na rozdíl od anorganických minerálů pochází organický materiál v půdě neboli humus z živých organismů, jako jsou listy a částečně rozložené rostliny a živočichové. Humus dodává energii a živiny a ovlivňuje barvu, strukturu, strukturu a chemické vlastnosti půdy a množství vody a vzduchu, které pojme. Organický materiál je jako kousky mrkve a ořechů v našem koláči. A stejně jako v dortu pomáhá správné množství vody a vzduchu vytvořit dokonalou strukturu. Ukrojme si klín z našeho půdního dortu, abychom viděli, jak se to všechno spojuje. Tento plátek představuje půdní profil s vrstvami nazývanými půdní horizonty, z nichž každý má jiné vlastnosti.

Na povrchu je horizont O tvořený nějakým tím humusem, jako jsou navíc nasekané vlašské ořechy, kterými posypeme vrchol našeho koláče. Půdy bohaté na humus jsou "zpracovatelné", což znamená, že mají dobrou pórovitost neboli schopnost zadržovat vodu. Pod ním se nachází horizont A, běžně nazývaný ornice, který je jako vrchní vrstva našeho dortu s bohatou tvarohovou polevou na povrchu. Obsahuje spoustu živin a rozloženého organického materiálu. [Tedy jako kdybychom žili v ideálním světě, kde je poleva výživná.] V horizontech O a A se skrývá obrovský svět biodiverzity neboli nejrůznějších rostlin, živočichů a mikrobů, kteří existují. Ve skutečnosti čtvrtinu biodiverzity naší planety tvoří půdní organismy v zemi. Drobní suchozemští savci hrabou a přerozdělují půdu, žížaly provzdušňují půdu a zlepšují její strukturu a mikroskopické organismy rozkládají organický materiál, zadržují důležité živiny nebo vážou půdní částice dohromady. Tento kypící život v půdě by však nebyl možný bez srážek, stejně jako by byl koláč suchý bez tekutin. Voda absorbuje minerály v půdě a stává se půdní vodou, která přenáší živiny dále do půdy, aby je rostliny mohly vstřebat svými kořeny.

Přebytečná půdní voda, která se sráží a ulpívá na půdních částicích, se nazývá kapilární voda, kterou mohou rostliny využívat během období sucha. Půdní voda se však nezastaví u kořenů rostlin - může pronikat do hlubších vrstev a dále vyluhovat neboli vyčerpávat živiny z vrchní vrstvy půdy. Dobře vytvořený koláč je vlhký, ale zároveň lehký a nadýchaný, takže v prostorech mezi půdními částicemi, které nejsou vyplněny vodou, se drží půdní vzduch, který dodává kyslík a oxid uhličitý nezbytné pro život. Pod horizontem A se nacházejí vrstvy v podstatě všech doplňků z ornice. Některé půdy mají horizont E tvořený hrubým pískem a bahnem. Zde jsou jemnější částice jílu a oxidu železa vyluhovány a s půdní vodou unášeny ještě hlouběji. Tento proces se nazývá eluviace, od níž pochází označení E. Veškeré vyluhované materiály z vrstev A a E se hromadí v horizontu B, který je jakýmsi zásobárnou minerálů a živin, které se vyluhují dolů. Vědci obvykle používají slovo "půda" pouze v případě, že hovoří o horizontech A až B. Tam jsou kořeny rostlin a tyto vrstvy se aktivně mění v důsledku interakcí s počasím, živinami, rostlinami a živočichy. Náš celý půdní koláč je však větší.

Další vrstvou je horizont C neboli regolit, který pochází z částečně rozloženého matečného materiálu. Tato vrstva je vcelku neovlivněná vším, co se děje výše, a najít zde kořeny rostlin nebo dokonce půdní mikroorganismy je docela vzácné. A horizont R je nejnižší vrstva, tvořená neporušeným matečným materiálem nebo matečnou horninou. Je to něco jako talíř, na kterém leží dort, kdyby byl talíř vyroben ze ztvrdlé mouky nebo něčeho mnohem staršího než půda. Anorganické minerály a horniny v horních vrstvách mohly vzniknout rozpadem některé z hornin, nebo je mohly přinést potoky, ledovce, vlny a vítr z velké dálky. Půdní profil je složitý recept na vytvoření, [ale myslím, že Paul Hollywood by nám dal "hvězdný pekař". A možná i hollywoodský stisk ruky. V nekoláčovém ekosystému může pár centimetrů prvotřídní zemědělské půdy potřebovat 500 let, aby se v ní shromáždily živiny a vytvořila se bohatá svrchní vrstva půdy. Ale od Iowy po Čínu, od Peru po Etiopii a od Blízkého východu po Ameriku je svrchní vrstva půdy odnášena rychleji, než se může vytvořit nová, a od roku 2021 dochází k rekordnímu úbytku půdy. Rostliny nemohou růst a celé ekonomiky se mění, například kvůli zasolení Aralského moře.

Je to těžký problém, který jsme svěřili půdoznalcům, kteří jsou něco jako lékaři a starají se o půdu, aby se podobné katastrofy neopakovaly. Mapují a analyzují typy půd, určují jejich vhodnost pro různé způsoby využití a vedou úsilí o jejich ochranu s využitím vědeckých poznatků z nejrůznějších oborů, jako je fyzika, mineralogie, hydrologie, klimatologie a další. K co nejlepšímu pochopení způsobu ochrany půdy může pomoci porozumění různým vlastnostem půdy na celé Zemi. Stejně jako kdybychom se mohli procházet po 20stupňovém poledníku, viděli bychom mnoho specifických půdotvorných procesů při pohybu mezi jednotlivými klimatickými pásmy. Začali bychom ve stinném chládku konžského deštného pralesa pod hustým baldachýnem vysokých stromů. V tomto klimatu deštného pralesa se horniny rychle rozpadají a minerály se rozkládají v rámci chemického procesu zvaného laterizace.

Půdě, která vzniká, říkáme laterit, což znamená "cihlovitý", protože jde většinou o zpevněný horizont B tvořený jílem bohatým na železo smíchaným s křemenem a dalšími minerály. Ve skutečnosti je tak tvrdý, že se používá jako stavební materiál. Když se přesuneme na sever, ocitneme se v tropických travnatých oblastech, které přecházejí v polopouštní křoviny a poté v pravou saharskou poušť, protože vláhy je stále méně a méně. V takových klimatických podmínkách, kde není dostatek vláhy pro růst stromů, ale daří se travinám, se půda tvoří vápněním. Během tisíců let se uhličitan vápenatý vyluhuje až do horizontu B a vytváří tvrdou vrstvu zvanou kalich. A k dalšímu odvápňování dochází tím, že trávy nasávají vápník z horizontu A a po svém odumření ho vracejí do půdy. Přes Středozemní moře do Alp ovlivňuje vývoj půdy topografie neboli tvar země. Stejně jako na strmých svazích voda rychle stéká z kopce, aniž by se vsakovala do půdy. A kvůli zvýšené erozi má půda také méně času na svůj vývoj. Zajímavou roli ve vysokohorském klimatu hor hraje také Slunce.

Jižně orientované svahy na severní polokouli, na které dopadají sluneční paprsky pod strmějším úhlem, jsou teplejší a jejich půda je sušší. Po překročení Alp se dostáváme do jehličnatých lesů severní Evropy. Zde půda vzniká podzolizací, což je slovo pocházející z ruského slova "podzol", které znamená "popelavý". Rozkladem borového jehličí se půda okyseluje, čímž se z horizontu A vyplavují sloučeniny hliníku a železa. Zbylý křemík dává horizontu E výraznou popelavě šedou barvu. To byl jen malý úsek jednoho poledníku, ale ani tam nejsou dvě půdy stejné. A jejich vývoj a rozšíření závisí na prostorových faktorech, jako je klima, vegetace, topografie, matečný materiál a čas. Bez ohledu na to, kde se nacházíme, jsou půdy základem života na Zemi, od místních ekosystémů rostlin a živočichů až po plodiny, které pěstujeme, a potraviny, které jíme. Dobrá úrodná půda je jako zlato, které hledáme za jakéhokoli rizika - třeba při pěstování plodin ve stínu sopek nebo v záplavové zóně na březích řek.

Organizace OSN pro výživu a zemědělství slaví 5. prosinec jako Světový den půdy, protože půda by se měla oslavovat, ale také proto, že naše půda je ohrožena. Půda je mostem mezi všemi čtyřmi fyzickogeografickými systémy Země, ale zejména biosférou a litosférou neboli pevnou sférou Země, která tvoří platformu pro život rostlin, živočichů a lidí. Litosféra je utvářena vnitřními i vnějšími procesy, které ji budují a opotřebovávají, a my se jí začneme zabývat příště, až se budeme zabývat tím, jak vznikají horniny a minerály.