Zahlavi

Žofínský prales: vědecká laboratoř pod širým nebem

28. 07. 2022

Jde o nejvíce prozkoumaný les v Česku. Žofínský prales v Novohradských horách se jako jeden z mála ubránil zásahům člověka, sekerám i motorovým pilám. Příroda si tady vládne sama už téměř 200 let a vědcům dává nahlédnout do jedinečného světa. Pod odborným dohledem jsou v něm mimo jiné tisíce stromů. Co odhalil prales vědcům z Akademie věd ČR a co momentálně zkoumají? Tématu se věnujeme v aktuálním čísle časopisu A / Věda a výzkum.

Botanik Přemysl Bobek zapíchne do země ruční sondu, několikrát s ní otočí a vytáhne. Dutý žlábek je v délce asi 60 centimetrů naplněný rašelinou. „Tady jsme se dostali až do období sedm tisíc let staré historie,“ ukazuje vědec z Botanického ústavu AV ČR na nejspodnější rašelinu, kterou vytáhl ze země. Beru si z nabraného sedimentu asi centimetrový kousek jehličí. „Opravdu je staré sedm tisíc let?“ ptám se nevěřícně. „Ano,“ odpovídá s úsměvem botanik. V pralese pracoval v minulých letech s kolegy z Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví. Jejich cílem bylo zrekonstruovat historický vývoj a druhovou skladbu lesa, který v dávné minulosti vypadal úplně jinak než dnes.

Žofínský prales o rozloze 102 hektarů je jedním z nejstarších chráněných území ve střední Evropě. Rašeliniště je přímo v jeho středu. Kolem jsou vývraty stromů – vyzvednuté kořeny se spoustou půdního materiálu. Velké jsou i dva metry. Mrtvé a zlámané stromy, kusy větví zapíchnutých do země tady zanechal ničivý útok orkánu Kyrill, který se oblastí prohnal v lednu 2007. O rok později zase řádila vichřice Emma. Po zkázách tady nikdo neuklízel, kmeny velikánů zůstaly tak, jak je vítr zavál a jak se v pralese patří.

Na tlejícím dřevě dnes pomalu bují nový zelený život — mechy, lišejníky, o své místo na slunci se hlásí mladé smrky. A také malá solární elektrárna, která slouží vědcům a člověka v místech bez mobilního signálu a cest vrací zpět do 21. století. 

Požárová historie
Snažím se udržet balanc na kouscích pevné půdy v rašeliništi. Je sice celkem mělké, stačí ale jeden špatný krok a mohu se propadnout až do hloubky něco málo přes jeden metr. Do míst, kde příroda v sedimentu uchovala až sedm a půl tisíce let starou historii.  Vědci z ní o vývoji lesa četli pomocí analýzy pylových zrn. Neomezili se ale jen na ně. Pro ucelenější obraz, jak zdejší prales vypadal v minulosti, hledali odpovědi také v uhlících – zuhelnatělých částech rostlin a stromů, které vznikly při požárech a nesou v sobě informaci o druhu, ze kterého pocházejí. V různých místech pralesa odborníci vykopali osm sond do zhruba hloubky půl druhého metru pod zemský povrch, čímž obsáhli většinu pralesa.

„Ve vývoji lesa hrají důležitou roli nejen samotné organismy, stromy, velice důležitým faktorem jsou také disturbance, tedy narušení ekosystému. Mohou to být třeba silné polomy, zásahy člověka, rozsáhlé odumírání porostů způsobené kůrovcem a také požáry,“ vysvětluje Přemysl Bobek, zatímco malý nůž s červenou rukojetí zapichuje do půdy, kterou na povrch vynesl asi dvoumetrový vývrat stromu, a hned ukazuje na sotva postřehnutelný fragment uhlíku: „Už jsem jich pár desítek tisíc viděl, mám zkušené oko.“  

Němí svědci dávných dob
Uhlíky jsou velmi odolné, podléhají sice fragmentaci, drolí se na menší a menší části, mikroorganismy je ale nedokážou rozložit. Vědci díky nim dohlédli ještě o něco dál, než jim nabídla analýza pylových zrn. Podívali se až téměř na konec doby ledové, tedy 11 700 let nazpět. „Zajímalo nás, jak časté byly požáry v minulosti a jaký vliv měly na les během jeho tisíciletého vývoje,“ dodává botanik. 

Přečíst z uhlíků prastarou historii mohli vědci také díky radiokarbonovému datování, které jim umožnilo přesně stanovit stáří zuhelnatělého rostlinného materiálu. Ukázalo, že před 11 tisíci lety byla hlavní dřevinou borovice. V místech dnešního pralesa byly pravděpodobně řídké borové lesy, které se s oteplováním klimatu šířily na místa původně pokrytá horskou tundrou. Samotné uhlíky také svědčí o výskytu velkých požárů, které tehdy vzplály zhruba dvakrát za pět set let. Dnešní dominantě buku lesnímu a často zastoupené jedli bělokoré trvalo ještě dalších šest tisíc let, než sem pomalu našly cestu a postupně začaly ve velkém počtu kořenit. Počátek vzniku současného lesního typu datují vědci zhruba do doby před šesti tisíci lety.

2022-05-13_Zofinsky prales1
Pohybovat se v pralese je náročné. Všude jsou popadané stromy, v rašeliništích hrozí propadnutí.

Podle archivních záznamů obývali lidé podhůří Novohradských hor od středověké kolonizace, analýza pylových zrn a mikroskopických uhlíků ukázala, že vypalovali les a na získaných plochách pak pěstovali obilí. Výzkum také potvrdil, že Žofín nebyl nikdy rozsáhle vykácený, ovlivněný člověkem ale byl. „V půdních uhlících vidíme, že nějaká aktivita taky probíhala. Lidé v lese sice nebydleli, ale káceli v něm dřevo, možná vyráběli potaš, popel, který vzniká pálením dřeva a používali ho ve sklárnách,“ doplňuje Přemysl Bobek.

Dnes jsou pod odborným dohledem v Žofínském pralese tisíce stromů. Tři a půl tisíce, většinou spadlých, vědci navrtali, aby lépe pochopili jejich fungování. Cestou občas narážím na dendrometr na stromě – celkem je jich tu sto třicet.  Měří přírůstky, reakce stromů na vodu a živiny, na změny.

Veřejnosti vstup zakázán
Psal se rok 1838, když majitel panství Nové Hrady Jiří Augustin Langeval-Buquoy vydal příkaz ponechat bez zásahů 28 hektarů lesa: „Vzhledem k tomu, že lesy těchto vlastností budou známy brzy jen z historického líčení, rozhodl jsem se zachovati zmíněnou lesní část jako památník dob dávno minulých k názornému požitku pravých přátel přírody, vzdáti se v ní veškerého lesohospodářského těžení a přikazuji Vám, abyste dalšími rozkazy uvedl tuto moji vůli v skutek, aby v této části žádné dříví se nekácelo, stelivo nehrabalo a drobné dříví nesbíralo, zkrátka, aby vše bylo ponecháno v dnešním stavu.“

Byl to vizionářský krok. V té době nevídaný. Vždyť lesy slouží lidem –  jsou zásobárnou surovin, dřeva, které mohlo zajistit provoz dvou nedalekých skláren na šest let. Hranice chráněného území lidé několikrát od vydání příkazu změnili a občas také do něj zasáhli – chodili na dříví, zpracovávali vývraty, v poválečném období a pravděpodobně také během druhé světové války brali ze Žofína dřevo na stavbu stěžňů lodí. V roce 1933 získal Žofínský prales status přírodní rezervace, spolu s dalšími územími do té doby chráněnými buď dohodou s majiteli nebo na základě takzvaného zákona záborového z roku 1919.

2022-05-13_Zofinsky prales_4
Při práci v pralese slouží vědcům malá solární elektrárna ukrytá v rašeliništi.

Během temných let komunismu spadalo území do přísně střeženého pásma, kam mohli jen ti přísně prověření. Režim víc zajímala ochrana totalitní ideologie před svobodou než ochrana přírody. Potřebná péče přišla až s novou dobou a svobodou. Prales se dočkal čtyři a půl kilometru dlouhého a dva metry vysokého žerďového plotu (v současné době se staví nový), který ho chrání před spárkatou zvěří ničící mladé stromky a také před nezvanými návštěvníky. Do pralesa je totiž vstup zakázán. Dovnitř smí jen vědci s povolením a návštěvy, jako je ta naše, jen s průvodcem.

Prales versus hospodářský les
Lenka Michalčíková z Mikrobiologického ústavu AV ČR se cestou k výzkumné ploše prodírá křovím a s krosnou na zádech čile překračuje popadané stromy, většinou hustě porostlé mechy, kterých v pralese roste bezmála 200 druhů. Někde je na sobě i více kmenů, různě se o sebe opírají, je nutná opatrnost – před chvíli zapršelo a dost to klouže. S mobilem v ruce (signál v pralese funguje jen na pár místech) hledá vědkyně pomocí GPS místo výzkumu, kde ústav monitoruje fixaci uhlíku v biomase. Buky staré i 400 let pyšně ční do nebe, společnost jim dělají jedle a smrky, vzácně javor klen, javor mléč a jilm horský. O zvukový doprovod se starají kosák, červenka a pěnkava, jak prozrazuje mobilní aplikace. A někde tady hnízdí i silně ohrožený datlík tříprstý a ohrožený jeřábek lesní.

Všude kolem jsou větve zapíchnuté v zemi a tlející dřevo. Stromy nerostou v pravidelných rozestupech, jak jsme zvyklí z běžného lesa. Rostou tam, kde bylo zrovna volno a místo na slunci. Les je posetý vývraty kořenů a nepřirozeně položenými kameny. Vývraty je přemístily, že vypadají jako menhiry. Zpevněné cesty, vyšlapané stezky nebo turistické značení tady rozhodně nečekejte. Člověk se snadno ztratí.

Jsme na místě. Lenka Michalčíková vytahuje z krosny notebook a začíná pracovat. Do země zasazená asi třiceticentimetrová bílá průtoková komora tady měří každých 20 sekund množství oxidu uhličitého, uvolněného z lesní půdy. „Jsou v ní bohatá společenstva mikroorganismů, které rozkládají organickou hmotu produkující oxid uhličitý, pomocí komory detekujeme rychlost rozkladu,“ vysvětluje Lenka Michalčíková, zatímco se snaží stáhnout naměřená data. Pro nové údaje sem chodí zhruba každý půlrok. Jenže dnes se nedaří. Zařízení musí vzít do laboratoře, aby zjistila, kde se stala chyba.

2022-05-13_Zofinsky prales_2
Lenka Michalčíková z Mikrobiologického ústavu AV ČR

Kousek od komory leží skříňka s baterií, solární nabíječka a kabel vedoucí k fotovoltaickým panelům, které vědci umístili do již zmíněného rašeliniště uprostřed pralesa. A také další senzory – takzvaná lízátka – po celém pralese je jich rozmístěno několik desítek. Měří mikroklima, teplotu a vlhkost, dva významné parametry, které ovlivňují život mikrobiálního společenstva. „Teplota nahoře je 16,5 stupně Celsia, na povrchu lesního opadu 12,1 a v půdě 9,8,“ ukazuje Lenka Michalčíková právě naměřená data.

Mikroorganismy pod dohledem
Na aktuálním výzkumu pracuje vědkyně pod vedením Petra Baldriana z Mikrobiologického ústavu AV ČR. Do Žofínského pralesa ho před osmi lety přivedl výzkum tlejícího mrtvého dřeva. Právě jeho množství odlišuje původní les od hospodářského, kde ho lidé sklízejí a ekonomicky využívají. „Z tlejícího dřeva se živiny dostávají do půdy, ve které se pak lépe recyklují. Zajímalo nás, jaké mikroorganismy se v něm vyskytují a jaká mají specifika,“ vysvětluje Petr Baldrian. 

Výzkum odstartoval jeho další vědeckou práci v Žofínském pralese, podpořenou v rámci výzkumného programu Strategie AV21 Záchrana a obnova krajiny. Aktuálně se svým týmem hledá odpovědi na otázky, jak se pralesy liší od hospodářského lesa, jestli se diverzita pralesního prostředí odráží v diverzitě mikroorganismů a zdali umožňují větší stabilitu celého systému.

„Pokud hospodářský les roste přirozeně a nic se neděje, tak mu pravděpodobně nevadí, že v něm roste méně druhů hub nebo je v půdě méně druhů bakterií. Když ale dojde k nějaké disturbanci, třeba k dlouho trvajícímu suchu nebo invazi hmyzu, je na rozdíl od přirozeného lesa daleko náchylnější ke změnám,“ vysvětluje Petr Baldrian.

doc.Petr Baldrian (9)
Petr Baldrian z Mikrobiologického ústavu AV ČR

Prales totiž díky stromům různého věku nepřestane fungovat, nikdy nepřijde o stromové patro úplně. „Věříme, že k tomu mimo jiné přispívají také mikroorganismy, které systém lépe udržují v chodu,“ dodává. Jeho tým srovnává šest pralesů v Česku – kromě Žofína také Boubínský na Šumavě, Salajku v Beskydech nebo Býčí skálu v Moravském krasu – s šesti hospodářskými lesy.

Badatelé by rádi díky svému výzkumu sestavili návod, jak lesy správně upravovat, kolik v nich například ponechávat mrtvého dřeva, aby neztrácely svoji hospodářskou funkci, ale zároveň byly stabilnější a zvládly čelit klimatickým hrozbám. Vědci jako Přemysl Bobek, Petr Baldrian a Lenka Michalčíková přinášejí nové poznatky o bohatství života přirozeného lesa a nové postupy, jak s lesy v budoucnu šetrně hospodařit.

Článek najdete v aktuálním vydání časopisu A / Věda a výzkum. Všechna dosavadní čísla jsou k dispozici online na našem webu.

titulky acko lesy

2/2022 (verze k listování)
2/2022 (verze ke stažení)

Text: Zuzana Šprinclová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR;

Licence Creative Commons Text a fotografie jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

Biologicko-ekologické vědy

Vědecká pracoviště

Výzkum v této oblasti je zaměřen na studium vztahů jak mezi organismy a prostředím, tak i mezi jednotlivými organismy; výsledky jsou využitelné v péči o životní prostředí. Studium zahrnuje terestrické, půdní a vodní ekosystémy a systémy parazit-hostitel. Výzkum je prováděn většinou na území ČR a přispívá tak k jejímu bio-ekologickému mapování. Dlouhodobá pozorování ve vybraných lokalitách se soustřeďují na typické ekosystémy studované z hlediska geobotaniky, hydrobiologie, entomologie, půdní biologie, chemie a mikrobiologie a na problematiku eutrofizace vybraných přehrad a jezer. V oblasti botaniky je studována taxonomie vyšších a nižších rostlin, zvláště řas, s využitím v oblasti ochrany přírody. Studium molekulární a buněčné biologie, genetiky, fyziologie a patogenů rostlin a hmyzu je předpokladem pro rozvoj rostlinných biotechnologií v zemědělství a využití hmyzu jako modelu pro obecně biologický výzkum. Botanický ústav též pečuje o Průhonický park, který je významnou součástí českého přírodního a kulturního dědictví. Sekce zahrnuje 4 vědecké ústavy s přibližně 1030 zaměstnanci, z nichž je asi 380 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce