Terra incognita

Świat nosi nasze coraz wyraźniejsze piętno, zmiany nabierają tempa, stają się wręcz nieodwracalne. Trudno wskazać miejsca, gdzie człowiek (lub efekty jego działalności) nie dotarł. Z ostojami naturalnej dzikości zazwyczaj kojarzą się lasy, mroźne góry, głębiny oceanów, tymczasem niezwykły świat, prawdziwy kosmos tętniący tajemniczym życiem, znajduje się tuż obok, dosłownie na wyciągnięcie...nogi. Ostatnią pierwotną przestrzenią lądów jest bowiem gleba. Terra incognita. Dosłownie.

Dotychczas koncentrowano się na strukturze i walorach użytkowych gleb, dopiero niedawno zaczęto poznawać ich prawdziwe, zdumiewające oblicze. Ze względu na mnogość zachodzących w glebie procesów biologicznych postrzega się ją jako byt. Byt żywy! Egzystująca w niej olbrzymia ilość organizmów stanowi tzw. czwartą fazę (materii) kształtującą bezpośrednio produkcję roślinną.

Przyjmuje się, że zwarta biosfera sięga do około trzech kilometrów w głąb planety; nory niektórych zwierząt mierzą 5 metrów, a korzenie drzew nawet kilkanaście metrów. Granice te są wybitnie umowne, nasza wiedza o życiu litosfery pozostaje szczątkową.

Gleba zawsze jest tworem złożonym, definiuje się ją jako twór powstający w powierzchniowej warstwie zwietrzeliny skalnej pod wpływem czynników glebotwórczych: biotycznych oraz środowiskowych (kruszenie skał, erozja wodna, wietrzenie i in.). Siłą sprawczą warunkującą istnienie gleby jest więc życie, wszystko zaczyna się bowiem od tzw. organizmów pionierskich; na szczególne uznanie i uwagę zasługują porosty. Te plechowe istoty są pierwszymi, niekiedy jedynymi organizmami zdolnymi do egzystencji na nagiej, odsłoniętej skale. Porosty swą obecnością inicjują misterny ciąg przemian składający się na sukcesję terenu, biosfera dokonuje ostatecznie aneksji martwej skały. W tworzeniu gleby uczestniczą też bakterie przeprowadzające chemosyntezę: wytwarzając silne kwasy rozpuszczają liczne minerały. Bakterie te mogą utleniać: amoniak, azotyny, jony żelazawe lub manganowe, siarkowodór, siarczyny, siarkę (do siarczanów), wodór (do wody). W swej postaci ostatecznej gleba stanowi więc efekt działalności imponującej rzeszy istot żywych, chociaż fizycznie głównym składnikiem jest zwietrzały, rozdrobniony materiał ze skały macierzystej: ił, pył i piasek; często obecne są większe głazy i kamienie. Jednak by zasłużyć w pełni na miano gleby musi ona zawierać materię organiczną — próchnicę (tzw. humus). Całość dopełniają powietrze glebowe obecne w przestrzeniach wokół pojedynczych ziarenek oraz otoczka wodna.

Gleba stale tworzy się i zanika, uwzględniając jednak niezwykle powolne tempo procesów powstawania zasadne jest uznanie jej za zasób nieodnawialny.

Gleby różnią się między sobą, w Polsce wyróżniono ich siedem podstawowych rodzajów występujących w setkach typów, podtypów i odmian. Klasyfikacja gleb oparta jest na poziomach, wyodrębnia się poziom: próchniczny (warstwa wierzchnia, zawiera nierozłożone szczątki organizmów), wymywania (pozbawiony materii organicznej), wmywania (wzbogacony w materię organiczną), granicę wyznacza skała macierzysta (jej stopień zwietrzenia nieuchronnie się zmniejsza). Właściwości gleby zależą głównie od rodzaju skały macierzystej i roślinności, pewną rolę odgrywają czynniki klimatyczne (temperatura, wilgotność) oraz rzeźba terenu. Gleby leśne różnią się od innych przede wszystkim obecnością ściółki, próchnicy nadkładowej i korzeni roślin drzewiastych oraz składem gatunkowym zgrupowań organizmów glebowych. Wyjątkowa jest przy tym sytuacja wilgotnych lasów tropikalnych. Bujna, kipiąca wegetacja sugeruje szczególną zasobność podłoża (złudzeniu temu ulegli już konkwistadorzy...), tymczasem tzw. warstwa życia w glebie ma w tropikach przeciętnie grubość jedynie 45 cm i cechuje ją brak trwałego, życiodajnego kompleksu glina — humus. Wysoka temperatura o nieznacznych wahaniach dobowych i skrajna wilgotność sprawiają, że materia organiczna ulega tam błyskawicznemu rozłożeniu trafiając ponownie do obiegu w ramach zawiłych zależności pokarmowych (przykładowo rozkład liścia trwa 36-72 godziny). Dlatego raz wycięty las tropikalny samoistnie już się nie odtworzy...Nie w ludzkim, historycznym wymiarze czasu.

Gleba stanowi czynnik klimatotwórczy, ponadto dostarcza roślinom wody i składników mineralnych niezbędnych do fotosyntezy, chroni je przed większymi wahaniami temperatury, stanowi trwały punkt oparcia. Tym samym, umożliwiając istnienie flory warunkuje trwanie pozostałych ogniw łańcuchów pokarmowych. Stanowi swoisty filtr naturalny, cząstki zanieczyszczeń mogą łączyć się z ziarnami gleby, a tak zatrzymane nie ulegają absorpcji przez rośliny, nie są też wymywane do wód. Bez gleby, prócz porostów, mogą się obyć nieliczne rośliny: epifity oraz gatunki swobodnie unoszące się w wodzie.

Uderzając arogancko, bezmyślnie w glebę człowiek zadaje cios fundamentom ekosystemów lądowych, niszczy świat którego nawet nie zdążył zrozumieć.

Podłoże wprost kipi życiem! Biocenoza gleby jest jedną z najbogatszych biocenoz Ziemi, obecnie stanowi przedmiot intensywnych badań. Chroniona warstwą roślinną może w teorii zachować produktywność w nieskończoność. W teorii, gdyż trzeba uwzględnić zakłócenia wynikające z bezpośredniej i pośredniej działalności człowieka. Nie należy przy tym mylić produktywności z żyznością. Przez żyzność rozumiemy zdolność gleby do zaspokajania potrzeb życiowych roślin (pojęcie często utożsamiane z zasobnością w składniki odżywcze), produktywność, to ilość zmagazynowanej materii w jednostce czasu, in. tempo produkcji biomasy.

Trudno wskazać, zwłaszcza w Europie, prawdziwie pierwotną formację roślinną, od wieków ingerujemy bowiem w skład gatunkowy biocenoz. W Starym Świecie tzw. dzika przyroda nie istnieje, nawet Puszcza Białowieska nie jest puszczą w dosłownym znaczeniu, lecz zwartym kompleksem wykazującym najwięcej cech naturalnych, wręcz pierwotnych lasów nizinnych. Wędrując po Białowieży możemy spróbować wyobrazić sobie prawdziwą potęgę naszej przyrody… ^{[ 1 ]} W przeciwieństwie do innych stref życia, gleba zachowała „dzikość"; to królestwo bakterii, jednokomórkowców roślinnych i zwierzęcych (tzw. protesty/pierwotniaki oraz glony, czyli algi), nicieni, pierścienic, pajęczaków, wijów, owadów bezskrzydłych (np. wszechobecnych skoczogonków Collembola) itp. Usiłujemy dopiero porządkować ów nowy wymiar biosfery.

Ogół drobnych organizmów żyjących w powierzchniowych warstwach gleby stale (geobionty, pedobionty) lub przejściowo (geofile, pedofile), oraz w środowiskach glebopodobnych, np. w butwiejącym drewnie, kompoście), nazywamy edafonem (gr. édaphos = gleba, ziemia). Termin nie jest nowy, wprowadził go w roku 1921 R.H. France; pierwotnie obejmował wszystkie organizmy glebowe, bez względu na ich rolę, trwałość związku z glebą i wzajemne powiązania. Niekiedy wyodrębnia się też geokseny, zwierzęta wykorzystujące glebę jako schronienie lub jako miejsce składania jaj. Van den Drift (także stosunkowo szeroko cytowany przez ekologów) precyzuje podział zwierząt glebowych (tzw. fauna glebowa, fauna ziemna) na euedafon (fauna spotykana jedynie w głębszych warstwach gleb), hemiedafon (fauna wierzchnich części gleby) i epedafon (fauna powierzchniowa). Niektórzy ekolodzy, dzieląc zwierzęta glebowe, biorą pod uwagę ich wielkość, stąd też mamy mikrofaunę (0,002 do 0,2 mm), mezofaunę (0,2 do 2,0 mm — drobne bezkręgowe: nicienie, wazonkowce, roztocza i in.), makrofaunę (2,0 do 20,0 mm — większe owady, dżdżownice, ssaki, jak krety, ślepce ^{[ 2 ]}) oraz megafaunę (gatunki o długości ciała powyżej 20,0 mm). Wspomnę też o podziale ze względu na specjalizację pokarmową wyróżniającym tzw. konsumentów pierwotnych (titofagi, ksylofagi oraz saprofagi, stanowiące do 80 procent masy bezkręgowców glebowych) oraz konsumentów wtórnych (drapieżne, pasożyty, nekrofagi itp.).

Edafon wpływa na żyzność i strukturę gleby (m.in. cząstki gleby ulegają zlepieniu głównie dzięki grzybom, jest to tzw. struktura gruzełkowata). Bakterie wraz z grzybami odpowiadają za mineralizację gleby, tj. rozkładają substancje organiczne zawarte w próchnicy na związki proste (ditlenek węgla, woda, amoniak, azotany, fosforany, siarczany itp.), z jednoczesnym uwolnieniem energii. Mineralizacja umożliwia wielokrotne wykorzystywanie przez rośliny mineralnych składników pokarmowych, pochodzących ze szczątków obumarłych organizmów. Szybkość rozkładu uzależniona jest od składu chemicznego wyjściowych substancji organicznych, np. lignina w tkankach roślinnych przedłuża proces mineralizacji, natomiast obecność m.in. związków azotu, fosforu, potasu przemiany przyspiesza. Oddychanie mikroorganizmów glebowych stanowi jedno z najistotniejszych źródeł ditlenku węglaw atmosferze. Gleba wprowadza też do obiegu materii jeden z najważniejszych pierwiastków dla ziemskiego życia — azot. Mimo, iż stanowi aż 78 procent powietrza, organizmy nie potrafią go w tej postaci przyswoić. Z odsieczą przychodzą bakterie glebowe przeprowadzające nitryfikację. Nitryfikacja przebiega dwustopniowo: wpierw amoniak utleniany jest do azotynów (przemiany przeprowadzają nitrozobakterie z rodzajów Nitrosomonas i Nitrococcus), potem następuje utlenienie azotynów do azotanów (nitrobakterie z rodzaju Nitrobacter); energię uzyskaną w reakcjach bakterie wykorzystują do biosyntezy związków organicznych. Dzięki bakteriom wytworzone w glebie azotany mogą być przyswajane przez rośliny, redukowane w procesie denitryfikacji bądź wypłukiwane przez wodę. Nitryfikacja w klimacie gorącym i bezdeszczowym prowadzi do powstawania złóż azotanów (np. saletra chilijska), w XVII i XVIII w. nitryfikacja była wykorzystywana przy wyrobie prochu strzelniczego. Mikroby wiążące azot często współżyją z roślinami motylkowymi (in. bobowate), relacje te są korzystne dla obu stron, jednak dla roślin bez wątpienia istotniejsze. Generalnie, współżycie bakterii z korzeniami roślin wyższych to bakterioryza. Na korzeniach, po wniknięciu bakterii, powstają charakterystyczne brodawki korzeniowe. Dzięki bakterioryzie bobowate mają olbrzymie znaczenie gospodarcze; ich korzenie wzbogacają glebę w związki mineralne, głównie azotowe (są to tzw. zielone nawozy), wiele gatunków (koniczyna, lucerna) uprawia się jako cenne rośliny pastewne, nasiona zaś tzw. roślin strączkowych (np. grochu, fasoli) stanowią wartościowe źródło białka, niektóre (soja, orzech ziemny) są roślinami oleistymi, a drzewiaste — robinia, akacja i in. - dostarczają cennego drewna, gum i garbników.

[ 1 ] W obrębie białowieskiego PN wyróżniono blisko 40 zespołów roślinnych, w tym 22 leśne i zaroślowe (przeważnie są to grądy i zbiorowiska łęgowo-grądowe), występuje tam 14 rodzimych gatunków drzew.

[ 2 ] Ślepiec Spalax microphthalmus jest ssakiem prowadzącym podziemny tryb życia. Ryje wydłużonymi siekaczami, zachodząca aż na otwór gębowy skóra zapobiega przedostaniu się do niej zbyt dużej ilości ziemi. Występuje na obszarze byłej Jugosławii, w Grecji, na północy do południowo-zachodniej Ukrainy. W Ameryce Północnej żyje natomiast gofer, którego stale zaangażowane w kopanie siekacze mogą rosnąć w tempie nawet milimetra dziennie.