Stromy porostou rychleji

Dvě gigantické kopule vyrobené z kovu a skla vyčnívají nad vzrostlými smrky. Zvláštní okna rozmístěná téměř po celém povrchu skleněné báně se občas otevřou a po chvíli zase zavřou. Někdy se uvnitř kopule dokonce spustí déšť.

Nedaleko beskydské osady Bílý Kříž, téměř tisíc metrů nad mořem, stojí uprostřed lesa unikátní laboratoř. Díky jejímu špičkovému vybavení se badatelé z Ústavu systémové biologie a ekologie Akademie věd ČR mohli vydat na cestu do budoucnosti. Během ní zjišťovali, jak očekávaná změna klimatu ovlivní smrkové lesy.

Dřevo pod mikroskopem

V následujících padesáti letech by se mělo množství oxidu uhličitého (CO2) v atmosféře zdvojnásobit. Až dosud se lesy výrazným způsobem podílely na pohlcování tohoto plynu. Jak si ale stromy poradí s dvojnásobnou dávkou? "Abychom našli odpověď, rozhodli jsme se sledovat dlouhodobé účinky zvýšené koncentrace CO2 na růst smrku ztepilého," vysvětluje šéf výzkumného týmu profesor Michal Marek. V roce 1997 vědci zasadili do dvou sedm metrů vysokých prosklených kopulí desetileté smrčky. Co nejpřirozenější podmínky pro růst stromků mělo zajistit například speciální sklo propouštějící UV záření. Systém čidel kontroloval teplotu a vlhkost vzduchu i půdy. Další senzory zaznamenávaly množství slunečních paprsků dopadajících na větve a pronikajících korunami stromů až na zem.

Počítač hodnoty naměřené ve speciálním skleníku každou půlhodinu porovnával s vnějším prostředím. Řídil intenzitu větrání a zálivky tak, aby se podmínky v kopuli co nejvíce podobaly klimatu okolního lesa. Do jedné báně však výzkumníci navíc vháněli oxid uhličitý a udržovali v ní neustále dvojnásobek venkovní koncentrace tohoto bezbarvého plynu.

Po celou dobu vědci pomocí moderních přístrojů pečlivě sledovali chování smrků ztepilých. Zhruba před dvěma týdny experiment ukončili. Smrky pokáceli a jejich jehličí i dřevo podrobili důkladným expertízám. Prozkoumali stavbu korun i kořenový systém těchto stromů.

Obří sousto uvízlo v krku

Ukázalo se, že smrky rostou v ovzduší s dvojnásobným obsahem oxidu uhličitého rychleji. Lépe se také vyrovnávají se suchem. "Snadněji však podlehnou vichřici nebo dřevokaznému hmyzu," shrnuje další, méně povzbudivé výsledky profesor Marek.

Experiment potvrdil dřívější domněnky vědců. Dokázal, že zvýšený přísun CO2 urychluje fotosyntézu. Během ní se v zelených částech rostlin za účasti slunečních paprsků oxid uhličitý přeměňuje na organické látky, které se pak ukládají ve dřevě. Do ovzduší se zároveň uvolňuje kyslík. Díky rychlejší fotosyntéze se tak zvýšila produkce biomasy - stromy rostly o něco více a rychleji než za běžných podmínek.

To může být dobrá zpráva pro lesníky - smrky dříve dorostou do požadované výšky. "Z pohledu lesníka však bude dřevo nejspíše méně kvalitní," varuje před přehnaným optimismem Michal Marek. Stromky v kopuli s vysokým obsahem oxidu uhličitého totiž měly mohutné košaté koruny s velkým počtem větví. Jejich dřevo proto obsahovalo více suků.

Měření koncentrace CO2 v blízkosti smrkových jehlic však také prozradilo, že po počátečním "raketovém startu" následuje "prudké brzdění" - rychlost fotosyntézy po čase klesá. Zpočátku tedy smrk vydatnou stravu v podobě zvýšeného množství oxidu uhličitého konzumuje ve velkém.

Zanedlouho však jako by mu obří sousta začala váznout v krku. Přestože má k dispozici dostatek vhodné stravy, krmí se stále pomaleji.

Jak je to možné? Během rychlejší fotosyntézy se ve smrkových jehlicích hromadí například škrobová zrna. Ta fotosyntézu následně zbrzdí. Vysoká koncentrace CO2 vede také ke snížení aktivity enzymů, jež hrají důležitou roli při zachycování molekul tohoto plynu.

Vědci však zjistili, že zvýšené množství oxidu uhličitého ovlivňuje smrky odlišně v různých ročních obdobích. Na jaře rychlost fotosyntézy výrazně vzrůstala, koncem roku čekalo stromy "prudké brzdění". Tempo fotosyntézy u smrků ve skleněné báni kleslo hluboko pod úroveň obvyklou v běžném lese.

Důležitou roli sehrálo také umístění jehličí. Na vršku koruny, kde byl dostatek slunečních paprsků, nastalo "prudké brzdění" poměrně brzy. V případě jehličí ve stinných částech koruny příliv CO2 vykompenzoval nedostatek světla. Ke zpomalení fotosyntézy proto mnohdy vůbec nedošlo.

Sladká pochoutka pro kůrovce

A jak vypadají další výsledky projektu? Na smrkových jehlicích najdeme drobné póry, jejichž prostřednictvím se vypařuje voda.

"V důsledku vyšší koncentrace oxidu uhličitého byly tyto miniaturní otvory více přivřené. Stromy proto lépe hospodařily s vodou," popisuje Michal Marek. Les by tedy nejspíše snáze odolával srážkovým výkyvům. Mnohem hůře by ale čelil vichřici.

"Koruny stromů byly v poměru ke kořenovému systému větší, než je obvyklé. Smrky by se proto v budoucnu mohly stát náchylnějšími k vývratům," vysvětluje profesor Marek. A se silným větrem se v následujících letech patrně budeme setkávat poměrně často.

Mnozí klimatologové totiž kromě zvýšení koncentrace oxidu uhličitého v ovzduší předpovídají častější vichřice nebo průtrže mračen.

"V budoucnu bychom měli počítat i s teplotními extrémy," podotýká Michal Marek. Vysoké teploty v jarních měsících podle něj napomohou například k namnožení kůrovce. A právě tohoto škůdce by stromy rostoucí ve zvýšené koncentraci CO2 nejspíše velice lákaly. Jejich jehlice totiž obsahovaly více cukrů.

Zůstávají nezodpovězené otázky

Čeští vědci sledovali smrkový les v rámci rozsáhlého mezinárodního projektu Ecocraft II. Ten se zaměřuje na zkoumání vlivu globálního oteplování na různé typy porostů. Finové se soustředili na borovice, Italové na topoly, Francouzi si vzali na starost buky.

Dlouhodobý experiment českých badatelů ukázal, že zvýšené množství oxidu uhličitého v ovzduší smrkový les bezprostředně neohrozí. Stále však zůstává řada nezodpovězených otázek. "Zatím nedovedeme říci, zda budou lesy i nadále fungovat jako úložiště uhlíku. V případě globálního oteplení by se totiž CO2 mohl začít uvolňovat z lesních půd," upozorňuje profesor Marek.

Spojené státy stále odmítají snížit emise skleníkových plynů s odůvodněním, že vysadí dostatek lesů, které budou oxid uhličitý pohlcovat. "Popsaný přístup je však značně diskutabilní. Pokud vysadíte les, nemůžete počítat s okamžitým výsledkem. Mladé stromky začnou CO2 pohlcovat až zhruba za deset let," upozorňuje Michal Marek.

Především tropické deštné lesy a severská tajga zatím s úspěchem "polykají" velká množství oxidu uhličitého. Brání tak skleníkovému efektu a globálnímu oteplování. To by se ale podle nejnovějších studií ruských vědců mohlo v budoucnu změnit. Sibiřská léta budou stále teplejší a sušší.

Věčně zmrzlá půda začne pomalu tát, a proto se uvolní velké množství organické hmoty, které je v ní po tisíce let zamraženo. Do ovzduší se pak začnou dostávat další skleníkové plyny.

Potkají obdobné změny i smrkový les v mírném pásmu? O tom mohou vědci zatím pouze spekulovat. V každém případě se však snaží získat co nejvíce relevantních informací. Proto chtějí na podzim prosklené kopule opravit. A na jaře je znovu osadí. Tentokrát budou sledovat vliv zvýšené koncentrace CO2 na smíšený les. Do speciálních skleníků nasadí buky, smrky, a dokonce i byliny, které najdeme na horské louce.