VERONICA - ČASOPIS PRO OCHRANU PŘÍRODY A KRAJINY

Mnohá hraniční horstva České republiky (Šumava, Krušné a Jizerské hory, Krkonoše) i jiné oblasti u nás byly v průběhu druhé poloviny minulého století drasticky postiženy acidifikací - okyselením půd a povrchových vod. Jednalo se o oblasti, jejichž geologické podloží tvoří krystalické horniny s nízkou pufrační kapacitou, tj. s malou schopností vyrovnávat (neutralizovat) přísun kyselých iontů, jako je např. žula, rula či svor. Tento jev ve stejné době zasáhl i další geologicky citlivá území Evropy (Skandinávii, oblast Galloway ve Skotsku, Alpy, Pyreneje, části Karpat) a Severní Ameriky (zejména pohoří Adirondack Mountains); v současné době se týká rozsáhlých oblastí jihovýchodní Asie (Indie a Číny), kde se prudký rozvoj průmyslu nepříznivě odráží ve stavu přírodního prostředí a zdraví obyvatel. Příčinou antropogenní (člověkem zapříčiněné) acidifikace jsou emise síry a dusíku, které se v atmosféře často šíří na velké vzdálenosti a jako tzv. kyselé srážky (déšť a sníh obsahující kyselinu sírovou a dusičnou) se pak dostávají na zemský povrch. Je známo, že oxid siřičitý (SO₂) vzniká především spalováním hnědého uhlí, oxidy dusíku (NO_x) vysokoteplotním spalováním fosilních paliv (benzinu a nafty) v automobilových motorech.

Při dlouhodobém působení kyselého deště na půdy a vody dojde po čase k okyselení prostředí. Citlivost či odolnost půd vůči kyselému spadu závisí na jejich mocnosti a přirozených vlastnostech, především na obsahu bazických kationtů (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺), které se tvoří a přirozeně doplňují zvětráváním podložních hornin. Je však dána také typem vegetace, u lesních půd druhovou skladbou a stářím porostu a způsobem hospodaření v lese. Při vyčerpání bazických kationtů a nasycení půd kationty vodíku klesá pH půdního roztoku a z půd je kyselým deštěm vyluhován toxický hliník, další kovy i jiné znečišťující látky. To má dalekosáhlé negativní důsledky pro povrchové vody a půdní faunu i flóru, ale také pro lesní společenstva. Podobně odolnost vod (jezer či nádrží a toků) vůči acidifikaci určuje množství vápníku a hořčíku ve vodě. Tato pufrační kapacita vody souvisí zejména s horninovým podložím a rychlostí jeho zvětrávání a s velikostí a typem povodí včetně jeho půdního a vegetačního pokryvu. Podstatné je také, zda jde o vody tekoucí nebo stojaté, jaký je jejich objem či průtočnost a případné hospodaření v povodí.

Acidifikace vod způsobila významné nepříznivé změny jejich chemismu (pokles pH, nárůst koncentrace síranů a dusičnanů) i oživení (snížení počtu druhů a jejich početnosti, v mnoha případech úplné vyhynutí většiny organismů). Nejvíce postiženy byly horské oblasti, zejména jezera nad hranicí lesa - nápadným znakem silně kyselých jezer bez života byla vysoká průhlednost a krásná modrá či nazelenalá barva vody. Tento stav se po dlouhou dobu zdál nevratný - v důsledku ústupu emisí síry však dochází v současné době k rozsáhlému zotavování horských vod z acidifikace, a to jak chemickému, tak biologickému. Problémem zůstává stále vysoký, i když stabilní, obsah oxidů dusíku v atmosféře.

Příběh degradace a posléze nečekaně rychlého návratu k lepším poměrům se výrazně týká také oblasti Jizerských hor - jednoho z území světa, která byla vůbec nejdříve a nejvážněji postižena kyselým atmosférickým spadem. Spolu s Krušnými horami a Krkonošemi jsou totiž součástí tzv. Černého trojúhelníku na pomezí severních Čech, Polska a bývalé NDR - v 80. letech minulého století epicentra kyselosti srážek v Evropě. Toto smutné prvenství souviselo s velkým množstvím lokálních zdrojů znečištění (především tepelných elektráren spalujících hnědé uhlí s vysokým obsahem síry) a převládajícím severozápadním prouděním větru v Evropě, tedy i přenosem emisí z průmyslových oblastí Anglie, Německa a zmíněného pomezí. V 80. letech již byly i u nás, v tehdejším Československu, známy destrukční účinky emisí síry na vodní ekosystémy: k silnému okyselení potoků a jezer na území Tater došlo na přelomu 70. a 80. let, na Šumavě již kolem roku 1960 a v Jizerských horách ještě mnohem dříve, pravděpodobně nejpozději v polovině 40. let. Příznačné pro minulý politický režim však bylo, že se o mrtvých lesích a vodách bez života dlouho nesmělo informovat.

Postupnou acidifikaci dokumentuje (při absenci dat o chemismu a pouze kusých dokladech o oživení nádrží) vývoj jizerskohorských populací ryb. Na Černé Nise byl již v roce 1909 (čtyři roky po napuštění Bedřichovské nádrže na tomto toku) pozorován masový úhyn pstruhů, ve 20. a 30. letech minulého století se v přehradních nádržích Bedřichov a Souš a v jejich přítocích vyskytoval pouze siven americký (Salvelinus fontinalis). I tyto lososovité ryby, známé nejvyšší odolností vůči kyselým vodám (které byly chovány v Jizerských horách již od roku 1912 v líhni ve Mšeně nad Nisou a odtud vysazovány do okolních vod), se zde ale udržely pouze do poloviny 40. let. V 50. letech vyhynuli siveni na celém území Jizerských hor. Poté byly jejich vody po dlouhých pět dekád zcela bez ryb - k prvnímu opětovnému vysazení sivena, které bylo úspěšné, došlo až v první polovině 90. let. V současné době se ve všech třech nádržích ve vrcholové části hor (Bedřichově, Souši a Josefově Dole) vyskytují stabilní, přirozeně se rozmnožující populace sivena a šíří se také střevle potoční (Phoxinus phoxinus), která se na Bedřichově a Josefově Dole pravidelně masově vytírá. Ve vodárenské nádrži Souš, která je od roku 1996 pravidelně vápněna, již tvoří velkou část rybí obsádky původní druh pstruh obecný potoční (Salmo trutta morpha fario) a generační jedinci pstruha zde v současné době dosahují délky až 40 cm. V potocích na severní straně hor, v nichž pH vody neklesá v průběhu roku pod hodnotu 6, se při společném výskytu pstruha a sivena pstruzi uplatňují v kompetici lépe a osídlují spodní, teplejší a úživnější části toků. Přes částečný návrat ryb do jizerskohorských vod je však jejich organismus (v různé míře všechny tkáně) stále silně zatížen různými kovy, a to i u „otužilých“ sivenů. Na žaberním aparátu sivenů byly i v době pokročilého zotavení těchto vod z acidifikace nalezeny vážné deformity v důsledku zvýšených koncentrací toxické frakce hliníku. Vysoký obsah kovů byl zjištěn také v zástupcích bezobratlých živočichů obývajících dno, kteří tvoří hlavní složku potravy ryb.

Nejnápadnějším projevem znečištění atmosféry a acidifikace povodí Jizerských hor bylo nicméně poškození a masový úhyn lesů na náhorní plošině hor (smrkových monokultur, které zde během 19. století nahradily původní smíšené lesy s jedlemi, smrky, buky a dalšími dřevinami - vytěžené pro sklářské manufaktury) a jejich následné velkoplošné smýcení v průběhu 80. let. Paradoxně toto odtěžení jehličnatých porostů, „vyčesávajících“ z atmosféry suchý atmosférický spad (tedy ty částice a plyny podílející se na acidifikaci, jejichž přísun na povrch Země není vázán na srážky), spolu se socioekonomickými změnami ve střední a východní Evropě (uzavřením mnoha dolů, elektráren, chemických a průmyslových provozů) a výrazným poklesem emisí síry odstartovalo na počátku 90. let rychlé pozitivní změny v chemismu vod.

Změny v oživení potoků a nádrží jsou však za zlepšením chemických poměrů opožděny. Míra a charakter těchto změn jsou ve vodách Jizerských hor také do značné míry dány jejich přirozeně kyselým, dystrofním charakterem, který antropogenní acidifikace překryla - jejich obyvateli vždy budou organismy, které dobře snášejí nebo dokonce preferují nízké hodnoty pH. Velmi zřetelné je to u drobných planktonních korýšů: v nádržích Bedřichov, Souš i Josefův Důl od doby jejich napuštění dominovaly v zooplanktonu (tj. mezi živočichy, kteří se vznášejí ve vodním sloupci) perloočky břichatky jezerní (Ceriodaphnia quadrangula), které jsou jeho hlavní součástí i dnes. Jsou známy ze širokého spektra vod, zejména však z vod kyselých. V době doznívající silné acidifikace je doprovázel čočkovec Chydorus sphaericus, jediný druh korýšů osídlující silně acidifikovaná horská jezera, zatímco v průběhu zotavování z acidifikace postupně přibyly perloočky hrbatka jezerní (Holopedium gibberum) s rosolovitým obalem těla a dravá velkoočka slatinná (Polyphemus pediculus). Objevily se drobné nosatičky (rod Bosmina) a na vápněné Souši se dokonce stále více uplatňuje hrotnatka Daphnia longispina. Obojí jsou důkazem ústupu kyselosti vody. Ze stejných příčin se v posledních letech začaly mezi perloočkami objevovat též klanonozí korýši vznášivky (Eudiaptomus gracilis) a některé buchanky (zejména rody Cyclops a Acanthocyclops). Mnohem různorodější je skladba vířníků - dalších drobných živočichů podvodního světa. Vedle navýšení počtu druhů a změn v jejich zastoupení došlo k ústupu vířníků extrémně kyselých vod (např. Microcodon clavus, Brachionus sericus, Keratella serrulata) ve prospěch druhů, které mohou žít v širším rozsahu parametrů prostředí (Asplanchna priodonta, Collotheca mutabilis, Keratella valga, K. hiemalis, K. cochlearis či Polyarthra remata).

Trochu jiná je situace ve fytoplanktonu - společenstvu sinic a řas vodního sloupce. V období nejsilnější acidifikace v tmavých červenohnědě zbarvených vodách nádrží zcela převládali bičíkovci obrněnky (Peridinium umbonatum, Gymnodinium uberrimum) a drobní chladnomilní bičíkovci ze skupiny skrytěnek. Dále se pravidelně vyskytovali jednobuněční bičíkovci ze skupiny zlativek (rody Ochromonas, Chromulina) a větší biomasu místy tvořila koloniální bičíkatá zlativka s křemičitými šupinami Synura sphagnicola. Druhové složení bylo tedy velmi chudé. Řada zástupců obrněnek je podmínkám nízkého pH dobře přizpůsobena: jejich buňky jsou pokryty celulózními destičkami nebo obklopeny slizem, který je zřejmě účinně chrání před negativními vlivy toxických forem hliníku. Průvodním jevem acidifikace horských vod je často snížení množství živin, které obrněnky dokáží kompenzovat pohlcováním bakterií či jiných mikroorganismů (tato schopnost využívat jak autotrofní, tak heterotrofní způsob výživy se nazývá mixotrofie). Navíc mohou tito bičíkovci migrací ve vodním sloupci vyhledávat optimální světelné podmínky pro fotosyntézu.

S poklesem kyselosti vody se ve fytoplanktonu nádrží začalo objevovat více druhů zlativek a zelených řas. Početnost velkých obrněnek druhu Gymnodinium uberrimum výrazně poklesla a vymizely obrněnky silně kyselých vod, druh Katodinium planum. Překvapivě se však ukázalo, že nevymizely ostatní druhy obrněnek a skrytěnky hojné během antropogenní acidifikace. Přirozený charakter nádrží pravděpodobně i v případě planktonních sinic a řas zmenšuje projevy pozvolného ústupu okyselení - v průběhu zotavování tak nedošlo k zásadní obměně druhového složení, ale významně se zvýšila druhová diverzita fytoplanktonu. Změny chemického složení vody, byť k lepšímu, s sebou však mohou nést nečekaná sezonní maxima některých organismů. Podobně jako v mnoha jiných typech vod na celém světě zotavujících se z acidifikace se v jizerskohorských nádržích v poslední době masově namnožily drobné planktonní sinice rodu Merismopedia, které nepříjemně komplikují proces úpravy surové vody na pitnou.

Změny lze s posunem chemismu k původním poměrům pozorovat také v řasových nárostech hlavních toků vrcholové části Jizerských hor, přes jejich přirozeně kyselý charakter. S poklesem kyselosti vody zmohutněly hnědé třásnité nárosty rozsivek splývající po toku (převážnou část rozsivkové masy tvořily kolonie čistomilných druhů Diatoma mesodon a Fragilaria virescens). Nově se objevily okem viditelné trsy vláknitých zelených řas: tmavě zelená hrubá vlákna druhu Microspora amoena a zářivě zelené větvené trsy obalené slizem patřící chladnomilné řase Draparnaldia plumosa. Oba tyto druhy jsou typické pro vody chudé živinami, v kyselých vodách se však nevyskytují. Totéž platí pro zde poprvé nalezenou ruduchu Batrachospermum gelatinosum (české jméno potěrka žabí vychází ze staršího názvu B. moniliforme), kterou na rozdíl od jejích acidofilních příbuzných nacházíme i v krasových vývěrech. Nápadné jsou také zelené mlhovité obláčky řasy Tetraspora gelatinosa v tišinách. Drobné acidofilní rozsivky a krásivky nadále převládají v kyselých přítocích nádrže Josefův Důl.

Současná regenerace ekosystémů Jizerských hor po jejich poškození kyselými srážkami je zjevná a velmi povzbudivá. Na hladině nádrží lze za klidného počasí pozorovat kroužkující či vyskakující ryby; siveni, pstruzi a střevle se znovu zabydleli v krásných horských potocích. Povodí nasycená dusičnany z kyselého spadu opět zarůstají lesem, což urychluje podstatně čistší ovzduší a teplejší a vlhčí současné klima. Chemické vlastnosti vod jsou ustálenější a pro život mnohem příznivější. Zotavování živé složky vodních ekosystémů Jizerských hor po období silné antropogenní acidifikace je ale dlouhodobý a velmi dynamický proces. Vedle pokračujících změn kvality vody se na něm čím dál větší měrou podílejí i další změny prostředí a vztahy mezi organismy - zejména výkyvy dostupnosti živin či potravy, kompetice, predace a možnosti přežívání a šíření jednotlivých druhů, patrně také posun klimatu (vyšší teploty vzduchu i vody a zvýšený přísun živin z povodí v důsledku nepravidelného rozložení úhrnů srážek v průběhu roku s častějšími přívalovými dešti). Situaci však mohou nepříznivě zvrátit stále vysoké emise oxidů dusíku v ovzduší (byť je jejich hladina v současné době ustálená), zejména v kombinaci s dorůstáním smrkových lesů v povodích, které představují velkou záchytnou plochou pro suchou složku okyselujících látek v atmosféře. V budoucnu lze proto ve stále se zotavujících vodách Jizerských hor očekávat složitější a méně předvídatelné změny ekologické rovnováhy spojené s masovým šířením i ústupy konkrétních vodních organismů. Jejich sledování bude nepochybně velmi zajímavé a poučné.

RNDr. Zuzana Hořická, Ph.D., Mgr. Daniel Vondrák, Ústav pro životní prostředí Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze (PřF UK),

Mgr. Lenka Procházková, katedra ekologie PřF UK,

RNDr. Miroslav Švátora, CSc., katedra ekologie PřF UK,

RNDr. Olga Lepšová-Skácelová, Ph.D., katedra botaniky Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích